DE102016006006A1

DE102016006006A1 - Ausgabemesssystem für eine Kaltfräse

Info

Publication number: DE102016006006A1
Application number: DE102016006006.9A
Authority: DE
Inventors: John Lee Marsolek; Nicholas ARGENZIANO; Eric S. Engelmann; James Alvin Aardema
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2016-11-24
Also published as: CN106168010A; CN106168010B; US10024708B2; US20160341595A1

Abstract

Ein Ausgabemesssystem für eine Kaltfräse mit einer Fördervorrichtung wird offenbart. Das Ausgabemesssystem kann einen Hydraulikmotor aufweisen, der konfiguriert ist, um die Fördervorrichtung anzutreiben, einen ersten Sensor, der konfiguriert ist, um ein erstes Signal zu erzeugen, welches eine Kraft anzeigt, die durch Material, welches von der Fördervorrichtung bewegt wird, auf die Fördervorrichtung wirkt, und einen zweiten Sensor, der konfiguriert ist, um ein Signal zu erzeugen, welches eine Druckdifferenz an dem Hydraulikmotor anzeigt. Das Ausgabemesssystem kann auch eine Steuervorrichtung in Verbindung mit den ersten und zweiten Sensoren aufweisen. Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um basierend auf dem zweiten Signal zu bestimmen, wann die Fördervorrichtung kein Material transportiert, und um das Ausgabemesssystem basierend auf dem ersten Signal automatisch zu rekalibrieren, wenn die Fördervorrichtung kein Material transportiert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Messsystem und insbesondere auf ein Ausgabemesssystem für eine Kaltfräse.
Hintergrund
Straßen mit Asphaltoberfläche werden gebaut, um den Fahrzeugverkehr zu erleichtern. Abhängig von der Verwendungsdichte, den Basisbedingungen, der Temperaturveränderung, Feuchtigkeitsniveaus und/oder dem physischen Alter, werden die Oberflächen der Straßen schließlich verformt und können keine Radlasten mehr tragen. Um die Straßen für weitere Verwendung durch Fahrzeuge wiederherzustellen, wird verbrauchter Asphalt in Vorbereitung einer Erneuerung der Oberfläche entfernt.
Kaltfräsen, die manchmal auch Straßenfräsen oder Fräsmaschinen genannt werden, werden verwendet, um Schichten einer Asphaltstraße aufzubrechen und zu entfernen. Eine Kaltfräse weist typischerweise einen Rahmen auf, der von mit Raupen oder Rädern versehenen Antriebseinheiten angetrieben wird. Der Rahmen trägt einen Motor, eine Bedienerstation, eine Fräswalze und Fördervorrichtungen. Die Fräswalze, die mit Schneidwerkzeugen ausgerüstet ist, wird durch eine geeignete Schnittstelle mit dem Motor gedreht, um die Oberfläche der Straße aufzubrechen. Das aufgebrochene Straßenmaterial wird durch die Fräswalze auf den Fördervorrichtungen abgelagert, welche das aufgebrochene Material in Lieferfahrzeuge zur Entfernung von der Baustelle transportieren. Wenn Lieferfahrzeuge voll sind, werden sie mit leeren Lieferfahrzeugen ersetzt. Die vollen Lastwägen transportieren das aufgebrochene Material zu einer anderen Stelle, so dass dieses als Schüttgut bei neuem Asphalt wieder verwendet wird oder in anderer Weise recycelt wird. Dieser Transportvorgang wiederholt sich bis der Fräsvorgang beendet ist.
Bediener wollen möglicherweise jeden Lastwagen bis zu einer maximalen legalen oder erwünschten Kapazität füllen, bevor sie ihn durch einen leeren Lastwagen ersetzen, um Abfall zu verringern, die Effizienz zu verbessern und um sich an anwendbare Gesetze zu halten. Um dabei zu helfen zu berechnen, wie viel Material abgefräst und in den Lastwagen geladen wurde, haben Hersteller Fördervorrichtungen mit Materialmesssystemen ausgerüstet. Bekannte Messsysteme fühlen typischerweise einen Parameter ab, der die Kraft anzeigt, die erforderlich ist, um Material zu der Fördervorrichtung zu tragen, oder die Leistung, die verwendet wird, um dieses auf den Lastwagen zu laden. Während des Betriebs können sich jedoch abgefrästes Material und anderer Schmutz bzw. Schnittgut auf Teilen einer Fördervorrichtung und um diese herum ansammeln, was die Genauigkeit des Messsystems mit der Zeit verringern kann.
Ein Versuch zur Überwachung des Gewichtes von Material, welches durch eine Fördervorrichtung bewegt wird, ist im US-Patent 7,193,162 offenbart, welches an McIsaac und andere am 20. März 2007 erteilt wurde (”das '162-Patent”). Insbesondere offenbart das '162-Patent ein System zur Messung des Gewichtes von Material, welches durch eine Fördervorrichtung bewegt wird, basierend auf der Leistung, die von einem Elektromotor verbraucht wird, der die Fördervorrichtung antreibt. Die Leistung, die von dem Elektromotor verbraucht wird, wird von einem Wattwandler bzw. Leistungssensors gemessen. Eine Auslesung des Wattwandlers bzw. Leistungsmessers wird einmal pro Tag vorgenommen, wenn kein Material auf der Fördervorrichtung ist, um einen „Ohne-Last-Leistungsverbrauch” zu bestimmen. Leistung, die über die „Ohne-Last-Leistung” hinaus verbraucht wird, wird unter Verwendung einer Kalibrierungsbeziehung mit dem Gewicht des Materials in Beziehung gesetzt, welches von der Fördervorrichtung bewegt wird. Das Gewicht des Materials, welches von der Fördervorrichtung bewegt wird, wird über eine Zeitperiode aufgezeichnet, um eine Materialproduktionsrate zu bestimmen. Leistung, die auf oder unter der „Ohne-Last-Leistung” verbraucht wird, wird separat aufgezeichnet und nicht bei der Gewichtsbestimmung mit einbezogen. Schwankungen der Leistung, die von dem Elektromotor verbraucht wird, welche während des anfänglichen Starts der Fördervorrichtung auftreten, werden ebenfalls separat aufgezeichnet und aus der Gewichtsbestimmung ausgeschlossen.
Während das System des '162-Patentes unter gewissen Bedingungen das Gewicht des Materials bestimmen kann, welches von der Fördervorrichtung bewegt wird, ist es nicht optimal. Insbesondere kann das System des '162-Patentes ungenaue Ergebnisse erzeugen, wenn der tatsächliche „Ohne-Last-Wert” über den Tag zunimmt. Wenn weiterhin die „Ohne-Last-Leistung” während dieses Tages unter die anfängliche „Ohne-Last-Auslesung” abfällt, kann das Gewicht des Materials, welches benötigt wird, um die Last auf den Motor auf die anfängliche „Ohne-Last-Leistung” zu steigern, irrtümlicherweise aus der Bestimmung des Materialgewichtes weggelassen werden, welches von der Fördervorrichtung bewegt wird.
Das Ausgabemesssystem der vorliegenden Offenbarung löst eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme und/oder andere Probleme in der Technik.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Ausgabemesssystem für eine Kaltfräse mit einer Fördervorrichtung. Das Ausgabemesssystem kann einen Hydraulikmotor aufweisen, der konfiguriert ist, um die Fördervorrichtung anzutreiben, weiter einen ersten Sensor, der konfiguriert ist, um ein erstes Signal zu erzeugen, welches eine Kraft anzeigt, die durch das von der Fördervorrichtung bewegte Material auf die Fördervorrichtung wirkt, und einen zweiten Sensor, der konfiguriert ist, um ein zweites Signal zu erzeugen, welches eine Druckdifferenz an dem Hydraulikmotor anzeigt. Das Ausgabemesssystem kann auch eine Steuervorrichtung in Verbindung mit den ersten und zweiten Sensoren aufweisen. Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um basierend auf dem zweiten Signal zu bestimmen, wann die Fördervorrichtung kein Material transportiert, und um automatisch das Ausgabemesssystem basierend auf dem ersten Signal zu rekalibrieren, wenn die Fördervorrichtung kein Material transportiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Betrieb eines Ausgabemesssystems für eine Kaltfräse mit einer Fördervorrichtung, die von einem Hydraulikmotor angetrieben wird. Das Verfahren kann aufweisen, ein erstes Signal zu empfangen, welches eine Kraft auf die Fördervorrichtung anzeigt, die von Material aufgebracht wird, welches von der Fördervorrichtung transportiert wird, weiter ein zweites Signal zu empfangen, welches eine Druckdifferenz an dem Hydraulikmotor anzeigt, zu bestimmen, und zwar basierend auf dem zweiten Signal, wann die Fördervorrichtung kein Material transportiert, und automatisch das Ausgabemesssystem basierend auf dem ersten Signal zu rekalibrieren, wenn die Fördervorrichtung kein Material transportiert.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Ausgabemesssystem für eine Kaltfräse mit einer Fördervorrichtung gerichtet. Das Ausgabemesssystem kann einen ersten Sensor aufweisen, der konfiguriert ist, um ein erstes Signal zu erzeugen, welches eine Druckdifferenz an dem Hydraulikmotor anzeigt, und eine Steuervorrichtung in Verbindung mit dem ersten Sensor. Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um basierend auf dem ersten Signal zu bestimmen, wann die Fördervorrichtung kein Material transportiert, und um automatisch das Ausgabemesssystem basierend auf dem ersten Signal zu rekalibrieren, wenn die Fördervorrichtung kein Material transportiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften offenbarten Kaltfräse;
2 ist eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften offenbarten Fördervorrichtung, die mit der Kaltfräse der 2 verwendet werden kann; und
3 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften offenbarten Ausgabemesssystems, welches mit der Kaltfräse der 1 verwendet werden kann.
Detaillierte Beschreibung
Für die Zwecke dieser Offenbarung wird der Ausdruck „Asphalt” als eine Mischung aus Schüttgut und Asphaltbindestoff definiert. Asphaltbindestoff ist eine braun/schwarze feste oder halbfeste Mischung aus Bitumen, die als ein Nebenprodukt der Erdöldestillation erhalten wird. Der Asphaltbindestoff kann aufgeheizt werden und mit dem Schüttgut zur Verwendung bei der Pflasterung von Straßenoberflächen verwendet werden, wobei die Mischung beim Abkühlen verhärtet. Eine „Kaltfräse” ist als eine Maschine definiert, die verwendet wird, um Schichten aus verhärtetem Asphalt von einer existierenden Straßenoberfläche zu entfernen. Es wird in Betracht gezogen, dass die offenbarte Kaltfräse auch oder alternativ zur Entfernung von Zement und anderen Straßenoberflächen verwendet werden kann, oder zur Entfernung von nicht auf einer Straßenoberfläche befindlichem Material, wie beispielsweise bei einem Bergbauvorgang.
1 veranschaulicht eine beispielhafte Kaltfräse 10, mit einem Rahmen 14, der von einer oder mehreren Traktionsvorrichtungen 16 getragen wird, weiter mit einer Fräswalze 12, die drehbar unter einem Bauchteil des Rahmens 14 getragen wird, und einen Motor 18, der an dem Rahmen 14 befestigt ist und konfiguriert ist, um die Fräswalze 12 und die Traktionsvorrichtungen 16 anzutreiben. Die Traktionsvorrichtungen 16 können entweder Räder oder Raupen aufweisen, die mit Betätigungsvorrichtungen 20 verbunden sind, welche ausgebildet sind, um in steuerbarer Weise den Rahmen 14 relativ zu einer Bodenoberfläche anzuheben und abzusenken. Es sei bemerkt, dass das Anheben und Absenken des Rahmens 14 in dem offenbarten Ausführungsbeispiel auch dahingehend wirken kann, dass die Frästiefe der Fräswalze 12 in die Arbeitsfläche 17 hinein variiert wird. In einigen Ausführungsbeispielen können die gleichen oder andere Betätigungsvorrichtungen 20 ebenfalls verwendet werden, um die Kaltfräse 10 zu lenken und/oder um eine Fahrgeschwindigkeit der Traktionsvorrichtungen 16 einzustellen (beispielsweise die Traktionsvorrichtungen 16 zu beschleunigen oder abzubremsen), falls erwünscht. Ein Fördersystem 22 kann mit einem vorlaufenden Ende des Rahmens 14 verbunden sein und konfiguriert sein, um Material weg von der Fräswalze 12 und in einen Behälter zu transportieren, wie beispielsweise in ein wartendes Lieferfahrzeug 24. Andere Arten von Behältern können verwendet werden, falls erwünscht.
Der Rahmen 14 kann auch eine Bedienerstation 26 an einer Seite gegenüberliegend zur Fräswalze 12 tragen. Die Bedienerstation 26 kann irgendeine Anzahl von Schnittstellenvorrichtungen 28 aufnehmen, die verwendet werden, um die Kaltfräse 10 zu steuern. In dem offenbarten Beispiel weisen die Schnittstellenvorrichtungen 28 unter anderem eine Anzahl 28a, eine Warnvorrichtung 28b und eine Eingabevorrichtung 28c auf (28a–c, nur in 3 gezeigt). In anderen Ausführungsbeispielen kann die Bedienerstation 26 nicht an Bord der Kaltfräse 10 sein. Beispielsweise kann die Bedienerstation 26 eine Fernsteuerung verkörpern, wie beispielsweise eine in der Hand zu haltende Steuervorrichtung, die ein Bediener verwenden kann, um die Kaltfräse 10 von irgendwo auf einer Baustelle zu steuern. Die Bedienerstation 26 kann alternativ ein Software-Programm und eine Anwenderschnittstelle für einen Computer verkörpern, und kann eine Kombination aus Hardware bzw. Komponenten und Software bzw. Programmen aufweisen. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Kaltfräse 10 autonom sein und weist möglicherweise keine Bedienerstation 26 auf.
Die Anzeige 28a kann konfiguriert sein, um die Lage der Kaltfräse 10 (beispielsweise der Fräswalze 12) relativ zu Merkmalen auf der Baustelle (beispielsweise abgefräste und/oder nicht abgefräste Teile der Arbeitsoberfläche 17) darzustellen, und um Daten und/oder andere Informationen für den Bediener anzuzeigen. Die Warnvorrichtung 28b kann konfiguriert sein, um in hörbarer und/oder sichtbarer Weise den Bediener der Kaltfräse 10 bezüglich einer Nähe der Fräswalze 12 zu Merkmalen auf der Baustelle zu alarmieren und/oder wenn gewisse Datenteile eine assoziierte Schwelle p überschreiten. Die Eingabevorrichtung 28c kann konfiguriert sein, um Daten und/oder Steueranweisungen vom Bediener der Kaltfräse 10 aufzunehmen. Andere Schnittstellenvorrichtungen (beispielsweise Steuervorrichtungen) können auch möglich sein, und eine oder mehrere der oben beschriebenen Schnittstellenvorrichtungen können zu einer einzigen Schnittstellenvorrichtung kombiniert sein, falls erwünscht.
Die Eingabevorrichtung 28c kann beispielsweise eine analoge Eingabevorrichtung sein, die Steueranweisungen über einen oder mehrere Knöpfe, Schalter, Wählschalter, Hebel usw. aufnimmt. Die Eingabevorrichtung 28c kann auch alternativ digitale Komponenten aufweisen, wie beispielsweise einen oder mehrere Soft-Schalter, berührungsempfindliche Bildschirme und/oder Sichtanzeigen bzw. Bildschirme. Die Eingabevorrichtung 28c kann konfiguriert sein, um ein oder mehrere Signale zu erzeugen, die verschiedene Parameter anzeigen, welche mit der Kaltfräse 10 und/oder ihrer Umgebung assoziiert sind, und zwar basierend auf Eingaben, die vom Bediener empfangen werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Eingabevorrichtung 28c konfiguriert sein, um eine Auswahl eines Bedieners zu empfangen, welche eine Art oder einen Zustand des Behälters anzeigt, in dem das abgefräste Material abgelagert wird. Beispielsweise kann der Bediener ein Lieferfahrzeug 24 aus einer Liste von unterschiedlichen Arten von Lieferfahrzeugen und/oder anderen Arten von teilweise mobilen oder stationären Behältern auswählen. Eine vorbestimmte Volumenkapazität, Form oder ein Bild, ein Tara-Gewicht und/oder andere Parameter können mit jeder Art von Behälter assoziiert sein. Die Eingabevorrichtung 28c kann auch alternativ konfiguriert sein, um es dem Bediener zu gestatten, manuell die Volumenkapazität, die Form, das Tara-Gewicht und/oder einen anderen Parameter einzugeben. Die Eingabevorrichtung 28c kann auch konfiguriert sein, um dem Bediener zu gestatten, anzuzeigen, wann ein Behälter leer ist und/oder schon gefüllt ist. Beispielsweise kann der Bediener einen Knopf drücken oder ein anderes Merkmal der Eingabevorrichtung 28c betätigen, wenn ein leerer Behälter angekommen ist und zum Auffüllen bereit ist, nachdem der vorherige Behälter gefüllt worden ist und/oder weggefahren worden ist. Die Behälterinformation kann zu einer Steuervorrichtung 68 gesandt werden und/oder darin gespeichert werden (siehe 3) und kann zur weiteren Verarbeitung verwendet werden.
Die Eingabevorrichtung 28c kann auch konfiguriert sein um eine Auswahl eines Bedieners aufzunehmen, welche eine Fahrzeuggewichtsgrenze W_L anzeigt (beispielsweise eine Gewichtsgrenze des Lieferfahrzeugs 24). Gewichtsgrenzen können auf speziellen Straßen durch Regierungsstellen auferlegt werden (welche beispielsweise assoziierte Strafen und/oder Bußgelder für einen Verstoß mit sich bringen) oder von Flottenmanagern (beispielsweise um optimale Effizienz zu erreichen). Die Eingabevorrichtung 28c kann konfiguriert sein, um dem Bediener zu gestatten, aus einer vorbestimmten Liste auszuwählen oder manuell die Gewichtsgrenze W_L einzugeben. Die Gewichtsgrenze W_L kann zu der Steuervorrichtung 68 gesandt werden und/oder darin gespeichert werden (siehe 3) und kann zur weiteren Verarbeitung verwendet werden.
Das Fördersystem 22 kann eine erste Fördervorrichtung 30 benachbart zur Fräswalze 12 aufweisen, die konfiguriert ist, um abgefrästes Material auf eine zweite Fördervorrichtung 32 zu transportieren. Die Fördervorrichtung 32 kann das abgefräste Material an einem ersten Ende 34 aufnehmen, welches unter der Fördervorrichtung 30 positioniert ist, und sie kann das abgefräste Material an einem erhöhten zweiten Ende 36 in das Lieferfahrzeug 24 ausgeben. Die Fördervorrichtung 32 kann drehbar an dem Rahmen 14 am ersten Ende 34 angebracht sein, so dass die Höhe, in der das abgefräste Material die Fördervorrichtung 32 am zweiten Ende 36 verlässt, eingestellt werden kann.
Die Fördervorrichtungen 30 und 32 können jeweils ein Band 38 aufweisen, welches auf einer Vielzahl von Rollenanordnungen 40 getragen wird und von einem Motor 42 angetrieben wird (wobei nur eine in 1 gezeigt ist). Der Motor 42 kann beispielsweise einen Hydraulikmotor 42 aufweisen, der von einem Hydrauliksystem 44 angetrieben wird (siehe 3). Das Hydrauliksystem 44 kann eine Pumpe 43 aufweisen, die strömungsmittelmäßig mit dem Antriebsmotor 42 verbunden ist. Die Pumpe 43 ist in 3 derart gezeigt, dass sie vom Motor 18 angetrieben wird, sie kann jedoch alternativ durch eine andere Leistungsquelle angetrieben werden, falls erwünscht. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Motor 42 einen Elektromotor verkörpern, der von einem Generator mit Leistung versorgt wird, der treibend mit dem Motor 18 oder mit einer anderen Leistungsquelle verbunden ist. Wieder mit Bezug auf 1 kann die Fördervorrichtung 32 eine Abdeckung 47 aufweisen, um zu verhindern, dass Schmutz von außen auf das Band 38 und andere Komponenten der Fördervorrichtung 32 fällt und/oder sich darauf ansammelt.
Das Hydrauliksystem 44 kann einen Drucksensor 45 aufweisen, der strömungsmittelmäßig mit dem Hydrauliksystem 44 verbunden ist und konfiguriert ist, um ein Signal zu erzeugen, welches eine Druckdifferenz am Motor 44 anzeigt. Der Drucksensor 45 kann einen oder mehrere Sensoren aufweisen. Beispielsweise kann der Drucksensor 45 einen ersten Druckwandler 45a und einen zweiten Druckwandler 45b aufweisen. Die ersten und zweiten Druckwandler 45a, 45b können jeweils strömungsmittelmäßig mit dem Hydrauliksystem 44 verbunden sein und konfiguriert sein, um ein Signal zu erzeugen, welches einen Druck in dem Hydrauliksystem 44 anzeigt. Zusammen können die Signale von den ersten und zweiten Druckwandlern 45a, 45b eine Druckdifferenz am Motor 42 anzeigen. Beispielsweise kann die Differenz zwischen dem Druck, der von dem ersten Druckwandler 45a angezeigt wird, und dem Druck, der von dem zweiten Wandler 45b angezeigt wird, gleich der Druckdifferenz am Motor 42 sein. Alternativ kann der Drucksensor 45 einen einzigen Druckwandler aufweisen, der konfiguriert ist, um ein Signal zu erzeugen, welches die Druckdifferenz am Motor 42 anzeigt.
Wie in 2 gezeigt, kann die Fördervorrichtung 32 einen Rahmen 46 aufweisen, der konfiguriert ist, um die Rollenanordnungen 40 und die Abdeckung 47 zu tragen. Die Rollenanordnungen 40 können an dem Rahmen 46 angebracht sein und konfiguriert sein, um einen oberen Teil 48 des Bandes 38 zu tragen. Der obere Teil 48 des Bandes 38 kann abgefrästes Material vom ersten Ende 34 (siehe 1) zum zweiten Ende 36 der Fördervorrichtung 32 tragen, wenn das Band 38 vom Motor 42 angetrieben wird. Rückleitungsrollen 50 (von denen nur eine in 2 gezeigt ist) können an dem Rahmen 46 angebracht sein und konfiguriert sein, um einen unteren Teil 52 des Bandes 38 zu tragen, wenn es zum ersten Ende 34 zurückkehrt, um mehr Material aufzunehmen.
Unter dem Gewicht des abgefrästen Materials kann das Band 38 eine abwärts gerichtete Kraft auf die Rollenanordnungen 40 während des Weges des Bandes 38 vom ersten Ende 34 (siehe 1) zum zweiten Ende 36 der Fördervorrichtung 32 aufbringen. Die Rollenanordnungen 40 können an dem Rahmen 46 über Verankerungen 54 angebracht sein, und konfiguriert sein, um diese abwärts gerichtete Kraft zu tragen. Um dabei zu helfen, die Größe der abwärts gerichteten Kraft zu bestimmen, kann zumindest eine Rollenanordnung 40 einen Kraftwandler 56 aufweisen. Beispielsweise kann der Kraftwandler 56 zwischen der Rollenanordnung 40 und der Verankerung 54 angebracht sein, so dass die abwärts gerichtete Kraft (d. h., die Schwerkraft senkrecht zum Band 38), welche von dem Gewicht des abgefrästen Materials verursacht wird, auf den Kraftwandler 56 wirkt. Der Kraftwandler 56 kann konfiguriert sein, um ein elektrisches Signal ansprechend auf eine aufgebrachte Kraft zu erzeugen, und das Signal kann die Größe der Kraft anzeigen, welche durch das Gewicht des abgefrästen Materials auf die Fördervorrichtung 32 wirkt. In einem Ausführungsbeispiel kann der Kraftwandler 56 eine Lastzelle bzw. Kraftmessdose sein, welche einen Dehnmessstreifen enthält (beispielsweise einen Draht, einen Dünnfilm, ein elastisches Element, einen elektrischen Widerstand, eine Folie usw.). Es sei jedoch bemerkt, dass andere Arten von Kraftwandlern, wie beispielsweise piezoelektrische Kristallvorrichtungen, magnetoelastische Vorrichtungen, Schwingungselemente usw., verwendet werden können, falls erwünscht.
Die Größe der abwärts gerichteten Kraft, die von dem Kraftwandler 56 abgefühlt wird, kann im Übrigen vom Neigungswinkel θ der Fördervorrichtung 32 abhängen. D. h., wenn die Fördervorrichtung 32 waagerecht ist (d. h. einen Neigungswinkel θ von 0° bezüglich der horizontalen Ebene hat), kann die Größe der abwärts gerichteten Kraft, die von dem Kraftwandler 56 abgefühlt wird, am größten sein, da die abwärts gerichtete Kraft vollständig senkrecht zum Band 38 ist. Wenn der Neigungswinkel θ zunimmt, wie beispielsweise, wenn das zweite Ende 36 der Fördervorrichtung 32 auf eine höhere Position angehoben wird, kann eine Komponente der abwärts gerichteten Schwerkraft nicht weiter senkrecht zum Band 38 sein, und die Größe der vom Kraftwandler 56 abgefühlten Kraft kann verringert werden. Die Komponente der abwärts gerichteten Kraft, die senkrecht zum Band 38 bleibt, kann proportional zum Kosinus des Neigungswinkels θ sein.
Um dabei zu helfen, den Neigungswinkel der Fördervorrichtung 32 zu bestimmen, kann das Fördersystem 22 einen Neigungsmesser 58 aufweisen, der konfiguriert ist, um ein Signal zu erzeugen, welches den Winkel der Fördervorrichtung 32 bezüglich einer absoluten oder relativen horizontalen Ebene anzeigt. Der Neigungsmesser 58 kann so positioniert sein, dass, wenn die Fördervorrichtung 32 während des Betriebs zu irgendeiner Position bewegt wird, der Neigungsmesser 58 in einer festen Position und Orientierung bezüglich des Bandes 38 bleibt. Beispielsweise kann der Neigungsmesser 58 an der Abdeckung 47, am Rahmen 46, an der Rollenanordnung 40 oder an einer anderen Komponente des Fördersystems 22 positioniert sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann ein einziger Neigungsmesser 58 verwendet werden, um den Neigungswinkel θ für eine oder mehrere Rollenanordnungen 40 zu bestimmen. In anderen Ausführungsbeispielen können mehrere Neigungsmesser 58 verwendet werden, und ihre Signale können verarbeitet werden (beispielsweise durch Durchschnittsbildung oder andere Techniken), um eine größere Genauigkeit zu erreichen. In Ausführungsbeispielen, wo die Fördervorrichtung 32 Teile mit unterschiedlichen Neigungswinkeln θ aufweist, können ein oder mehrere Neigungsmesser 58 mit jedem Teil assoziiert sein, wo auch ein Kraftwandler 56 verwendet wird. In Situationen, wo die Oberfläche, auf der die Kaltfräse arbeitet, im Allgemeinen mit der Horizontalen ausgerichtet ist, kann der Neigungswinkel alternativ basierend auf den Positionen der Betätigungsvorrichtungen 20 und bekannten Versetzungen der Fördervorrichtungen bestimmt werden, falls erwünscht.
Wie in 3 veranschaulicht, kann ein Ausgabemesssystem 60 (”System”) mit der Kaltfräse 10 assoziiert sein und kann Elemente aufweisen, die zusammenarbeiten, um eine Massenflussrate ṁ von abgefrästem Material zu bestimmen, welches von der Kaltfräse 10 ausgegeben wird, weiter ein Gesamtgewicht W_m (”Gewicht”) des abgefrästen Materials, welches von der Kaltfräse 10 übertragen bzw. transportiert worden ist, ein Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24, und/oder andere statistische Information. Diese Elemente können eine Schnittstellenvorrichtung 28, einen Druckwandler 45, einen Kraftwandler 56, einen Neigungsmesser 58, einen Geschwindigkeitssensor 62, eine Verriegelungsvorrichtung 64, eine Kommunikationsvorrichtung 66 und eine Steuervorrichtung 68 aufweisen, die mit jedem der anderen Elemente verbunden sind. Informationen, welche die Massenflussrate ṁ, das Gewicht W_m und das Füllniveau Σ aufweisen, können dem Bediener der Kaltfräse 10 über die Anzeige 28a gezeigt werden und von dem Bediener und/oder der Steuervorrichtung 68 verwendet werden, um Betriebsparameter der Kaltfräse 10 zu regeln (beispielsweise Fahrgeschwindigkeit, Drehzahl der Walze, Frästiefe usw.) und/oder um das Lieferfahrzeug 24 abzusenden bzw. zu beauftragen. Diese Information und/oder andere Daten können abseits von der Kaltfräse 10 über eine Kommunikationsvorrichtung 66 zur Verwendung vom Baustellenmanagement und/oder für eine Analyse in einem Planungsbüro gesendet werden.
Der Geschwindigkeitssensor 62 kann konfiguriert sein, um ein Signal zu erzeugen, welches eine Linearbandgeschwindigkeit v des Bandes 38 anzeigt. Beispielsweise kann der Drehzahlsensor 62 ein durch eine Welle angetriebener Sensor sein, der an einer Scheibe 63 angebracht ist, die vom Motor 42 angetrieben wird und in Kontakt mit dem Band 38 ist. Der Geschwindigkeitssensor 62 kann alternativ an einer Welle des Motors 42 angebracht sein, und sein Signal kann auch die Drehzahl des Motors 42 anzeigen. In anderen Ausführungsbeispielen können mehrere Geschwindigkeitssensoren 62 verwendet werden, und ihre Ausgangsgrößen können von der Steuervorrichtung 68 verarbeitet werden, um Ungenauigkeiten zu verringern, welche durch Schlupf des Bandes 38 verursacht werden. Der Geschwindigkeitssensor 62 kann alternativ einen radgetriebenen Sensor verkörpern, der in Kontakt mit dem Band 38 ist und an der Rollenanordnung 40 oder an einer anderen Stelle am Rahmen 46 montiert ist. Der Geschwindigkeitssensor 62 kann die Drehzahl einer Welle oder eines Rades unter Verwendung von magnetischen, optischen, pulsierenden bzw. Impulse abgebenden oder anderen Arten von Abfühlelementen detektieren. Der Geschwindigkeitssensor 62 kann eine andere Art von Sensor verkörpern, falls erwünscht. Signale, die von dem Geschwindigkeitssensor 62 erzeugt werden, können an die Steuervorrichtung 68 übermittelt werden und zur weiteren Verarbeitung verwendet werden.
Die Ortungs- bzw. Positionsbestimmungsvorrichtung 64 kann konfiguriert sein, um ein Signal zu erzeugen, welches eine geographische Position der Kaltfräse 10 relativ zu einem lokalen Referenzpunkt, relativ zu einem Koordinatensystem, das mit dem Arbeitsgebiet assoziiert ist, relativ zu einem Koordinatensystem, das mit der Erde assoziiert ist, oder relativ zu irgendeiner Art eines 2D- oder 3D-Koordinatensystems anzeigt. Beispielsweise kann die Positionsbestimmungsvorrichtung 64 einen elektronischen Empfänger verkörpern, der konfiguriert ist, um mit einem oder mehreren Satelliten oder einem lokalen Funk- oder Laser-Übertragungssystem zu kommunizieren, um eine relative geographische Lage von sich selbst zu bestimmen. Die Positionsbestimmungsvorrichtung 64 kann hochfrequente Funk- oder Lasersignale mit geringer Leistung von mehreren Orten empfangen und analysieren, um eine relative geographische 3D-Position durch Triangulation zu bestimmen. Ein Signal, welches diese geographische Position anzeigt, kann dann von der Positionsbestimmungsvorrichtung 64 zur Steuervorrichtung 68 übermittelt werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Signal, welches von der Positionsbestimmungsvorrichtung 64 erzeugt wird, mit anderen Informationen in Beziehung gesetzt werden, wie beispielsweise mit dem Massenfluss ṁ, dem Gewicht W_m und mit dem Füllniveau Σ, die von der Steuervorrichtung 68 bestimmt wurden, und kann verwendet werden, um eine elektronische Karte des Arbeitsgeländes bzw. der Baustelle zu erzeugen, welche anzeigt, wieviel Material an verschiedenen Stellen entfernt wurde.
Die Kommunikationsvorrichtung 66 kann Hardware bzw. Komponenten und/oder Software bzw. Programme aufweisen, die es ermöglichen, Datennachrichten zwischen der Steuervorrichtung 68 und der nicht an Bord liegenden Einheit zu senden und zu empfangen. Die Datennachrichten können über eine direkte Datenverbindung und/oder eine drahtlose Kommunikationsverbindung gesandt und empfangen werden, wie erwünscht. Die direkte Datenverbindung kann eine Ethernet-Verbindung, ein CAN bzw. Fahrzeugnetzwerk (CAN = Connected Area Network) oder eine andere in der Technik bekannte Datenverbindung aufweisen. Die drahtlosen Verbindungen können Satelliten-, Zellfunk- und Infrarot-Drahtlosverbindungen und irgendwelche anderen Arten von Drahtlosverbindungen aufweisen, welche es ermöglichen, dass die Kommunikationsvorrichtung 66 Informationen austauscht.
Die Steuervorrichtung 68 kann konfiguriert sein, um eine Massenflussrate ṁ des abgefrästen Materials zu bestimmen, welches von der Fördervorrichtung 32 transportiert wird, und um die Massenflussrate ṁ auf der Anzeige 28a zu zeigen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 68 das Signal vom Kraftwandler 56 empfangen, welches die Größe einer senkrechten Kraft F_N anzeigt, die senkrecht zum oberen Teil 48 des Bandes 38 wirkt. Basierend auf dem Signal vom Neigungsmesser 58 kann die Steuervorrichtung 68 den Neigungswinkel θ der Fördervorrichtung 32 bestimmen und kann den Winkel verwenden, um die Größe einer Gesamtkraft F zu bestimmen, die auf die Fördervorrichtung 32 wirkt. Die Gesamtkraft F kann eine Kraftgröße anzeigen, die durch die Schwerkrafteffekte auf das abgefräste Material, welches von dem Band 38 getragen wird, auf die Bandfördervorrichtung 32 aufgebracht wird. D. h., die Gesamtkraft F kann proportional zur senkrechten Kraft bzw. Normalkraft F_N (wie durch den Kraftwandler 56 abgefühlt) geteilt durch den Kosinus des Neigungswinkels θ sein, wie in Gleichung 1 gezeigt: F = F_N/cos(θ) Gleichung 1
Die Steuervorrichtung 68 kann die Gesamtkraft F jedes Mal dann bestimmen, wenn das Signal vom Kraftwandler 56 empfangen wird. Die Gesamtkraft F kann eine Masse m des abgefrästen Materials anzeigen, welche der Gesamtkraft F entspricht, und die Steuervorrichtung 68 kann die Masse m basierend auf der Gesamtkraft F und der Beschleunigung g des abgefrästen Materials bestimmen, welche durch die Schwerkrafteffekte hervorgerufen wird, wie in Gleichung 2 gezeigt. m = F/g Gleichung 2
Die Steuervorrichtung 68 kann konfiguriert sein, um die Geschwindigkeit v des Bandes 38 basierend auf dem Signal vom Geschwindigkeitssensor 62 zu bestimmen. Unter Verwendung der Geschwindigkeit v und der Masse m als Eingangsgrößen kann die Steuervorrichtung 68 konfiguriert sein, um kontinuierlich die Massenflussrate ṁ des Materials zu bestimmen, die von der Fördervorrichtung 32 übertragen wird, wie in Gleichung 3 gezeigt. m = F_N/v = F·cos(θ)/v = mg·cos(θ)/v Gleichung 3
Die Steuervorrichtung 68 kann auch konfiguriert sein, um das Gesamtgewicht W_m des Materials zu bestimmen, welches von der Fördervorrichtung 32 in das Lieferfahrzeug 24 über eine verstrichene Periode der Förderzeit transportiert wurde, und zwar basierend auf der Massenflussrate ṁ. Mit der Positionsinformation von der Ortungs- bzw. Positionsbestimmungsvorrichtung 64 kann die Steuervorrichtung 68 konfiguriert sein, um eine elektronische Karte des Arbeitsgeländes zu erzeugen, welche anzeigt, wie viel Material entlang des Pfades der Kaltfräse 10 entfernt worden ist.
Die Steuervorrichtung 68 kann auch konfiguriert sein, um automatisch das Messsystem 60 zu rekalibrieren, wenn kein Material von der Fördervorrichtung 32 transportiert wird, um die Genauigkeit der Messungen von Kraft F, Massenflussrate ṁ und Gewicht W_m beizubehalten. Während des Betriebs der Kaltfräse 10 kann sich abgefrästes Material und/oder anderer Schmutz auf dem Band 38 und den Rollenanordnungen 40 und um diese herum ansammeln. Das Signal, welches vom Kraftwandler 56 erzeugt wird, kann zunehmen, wenn sich das Material ansammelt, und es kann in ungenauer Weise die Materialmenge widerspiegeln, die in das Lieferfahrzeug 24 transportiert wird, bis das Messsystem 60 rekalibriert wird oder das angesammelte Material entfernt wird. Somit kann die Steuervorrichtung 68 konfiguriert sein, um das Messsystem 60 während des Betriebs der Kaltfräse 10 zu rekalibrieren, wenn die Fördervorrichtung 32 kein Material transportiert, um kontinuierlich die Messgenauigkeit während des Tages wiederherzustellen.
Die Steuervorrichtung 68 kann basierend auf den Signalen von den Druckwandlern 45a, 45b bestimmen, wann die Fördervorrichtung 32 kein Material transportiert. D. h., das Material vom Druckwandler 45 kann einen Druckabfall am Motor 42 anzeigen, der eine Leistung P anzeigen kann, die verwendet wird, um die Fördervorrichtung 32 anzutreiben. Die Steuervorrichtung 68 kann konfiguriert sein, um die Leistung P, die zum Antrieb der Fördervorrichtung 32 verwendet wird, basierend auf einer Druckdifferenz Δ_p am Motor 42 und einer volumetrischen Flussrate Q im Hydrauliksystem 44 zu bestimmen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 68 die Druckdifferenz Δ_p basierend auf dem Signal vom Druckwandler 45 bestimmen. Die volumetrische Flussrate Q kann beispielsweise basierend auf einem Signal von einem Flussmesser bestimmt werden, der in dem Hydrauliksystem 44 angeordnet ist, oder basierend auf der Drehzahl und der Verdrängung des Motors 42 oder der Pumpe 43. Die Verdrängung des Motors 42 und der Pumpe 43 können bekannte Werte sein, die im Speicher der Steuervorrichtung 68 gespeichert sind und die Drehzahl des Motors 42 kann basierend auf dem Signal vom Geschwindigkeitssensor 62 bestimmt werden. Die Drehzahl der Pumpe 43 kann basierend auf einem Signal bestimmt werden, welches von einem Drehzahlsensor erzeugt wird, der mit der Pumpe 43 oder dem Motor 18 assoziiert ist. Die Leistung P, die zum Antrieb der Fördervorrichtung 32 verwendet wird, kann gleich dem Produkt der Druckdifferenz Δ_p und der volumetrischen Flussrate Q sein.
Die Steuervorrichtung 68 kann konfiguriert sein, um basierend auf einem Vergleich der Leistung P mit einer Tara-Leistung bzw. Lehrleistung P_t zu bestimmen, wann die Fördervorrichtung 32 kein Material transportiert. Die Tara-Leistung P_t kann durch einen Kalibrierungsprozess während des Starts der Kaltfräse 10 erhalten werden, während dem die Steuervorrichtung 68 die Leistung bestimmt, die erforderlich ist, um die Fördervorrichtung 32 ohne Last anzutreiben (d. h., bevor der Fräsvorgang beginnt). Außerdem kann der Bediener manuell die Tara-Leistung P_t während einer Abschaltzeit rekalibrieren (beispielsweise während er darauf wartet, dass ein Lieferfahrzeug 24 ankommt), wobei die Fördervorrichtung 32 läuft, während die Fräswalze 12 und die Traktionsvorrichtungen 16 ausgeschaltet sind (d. h., sich nicht drehen). Während des Betriebs kann die Steuervorrichtung 68 bestimmen, dass die Fördervorrichtung 32 kein Material transportiert, wenn beispielsweise die Leistung P ungefähr gleich der Tara-Leistung P_t ist. Die Leistung P kann ungefähr gleich der Tara-Leistung bzw. Leer-Leistung P_t sein, wenn die Leistung P gleich der Tara-Leistung P_t ist oder innerhalb eines gewissen Bereiches darum. Die Steuervorrichtung 68 kann auch oder alternativ konfiguriert sein, um eine Zeitdauer zu verfolgen bzw. aufzuzeichnen, während der die Leistung P auf oder unter einer Schwellenleistung ist, und um basierend auf der Zeitdauer zu bestimmen, wann die Fördervorrichtung 32 kein Material transportiert. Die Steuervorrichtung 68 kann auch konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass die Fördervorrichtung 32 kein Material transportiert, wenn die Fahrgeschwindigkeit der Kaltfräse 10 null ist und entweder genügend Zeit vergangen ist, damit die Fördervorrichtung 32 jegliches restliches Material in das Lieferfahrzeug 24 transportiert, oder wenn die Leistung P einen konstanten Wert erreicht hat. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 68 bestimmen, wann die Fördervorrichtung 32 kein Material transportiert, und zwar ungeachtet dessen, wie viel Material sich auf der Rollenanordnung 40 aufgebaut hat, und sie kann das Messsystem 60 immer dann rekalibrieren, wenn die Fördervorrichtung kein Material transportiert.
Die Steuervorrichtung 68 kann konfiguriert sein, um das Messsystem 60 basierend auf Signalen vom Kraftwandler 56 und/oder vom Druckwandler 45 zu rekalibrieren, um Referenzwerte zu aktualisieren, um Signalversetzungen zu berücksichtigen, um Algorithmen zu modifizieren usw., welche mit dem Messsystem 60 assoziiert sind. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 68 den Kraftwandler 56 mit einer Nullstellungsfunktion rekalibrieren. Die Steuervorrichtung 68 kann in ihren Speicher eine Tara-Kraft bzw. Leerkraft F_T speichern, die gleich der Kraft sein kann, die auf den Kraftwandler 56 ausgeübt wird, wenn kein Material von der Fördervorrichtung 32 transportiert wird. Wenn die Steuervorrichtung 68 den Kraftwandler 56 rekalibriert, kann die Steuervorrichtung 68 eine gegenwärtige Kraft bestimmen, die auf den Kraftwandler 56 ausgeübt wird, und zwar basierend auf seinem Ausgangssignal, und sie kann die gegenwärtige Kraft als die Tara-Kraft F_T einstellen. D. h., die Steuervorrichtung 68 kann eine neue Tara-Kraft F_T in ihrem Speicher speichern, und die neue Tara-Kraft F_T kann gleich der gegenwärtigen Kraft sein oder auf dieser basieren (beispielsweise mit dieser berechnet werden), welche auf den Kraftwandler 56 ausgeübt wird, wenn die Steuervorrichtung 68 bestimmt, dass die Fördervorrichtung kein Material transportiert (beispielsweise, wenn die Leistung P ungefähr gleich der Tara-Leistung P_T ist). Auf diese Weise wird irgendeine zusätzliche Kraft, die auf den Kraftwandler 56 aufgebracht wird den Wert des Ausgangssignals bezüglich der neuen Tara-Kraft F_T vergrößern. Der Unterschied zwischen zukünftigen Messungen und der Tara-Kraft F_T kann eine zusätzliche Kraft darstellen, die durch das Gewicht des abgefrästen Materials erzeugt wird, welches von der Fördervorrichtung 32 transportiert wird.
Die Steuervorrichtung 68 kann auch konfiguriert sein, um die Massenflussrate ṁ und/oder das Gewicht W_m des abgefrästen Materials basierend auf der Leistung P zu bestimmen, die verwendet wird, um die Fördervorrichtung 32 anzutreiben. Die Steuervorrichtung 68 kann konfiguriert sein, um die Massenflussrate ṁ und/oder das Gewicht W_m des abgefrästen Materials (wie basierend auf dem Signal vom Kraftwandler 56 bestimmt) mit der Massenflussrate ṁ und/oder dem Gewicht W_m (wie basierend auf der Leistung P bestimmt, die zum Antrieb der Fördervorrichtung 32 verwendet wird) zu vergleichen, um die Genauigkeit des Kraftwandlers 56 zu validieren bzw. zu bewerten. Beide Sätze von Werten können auch oder alternativ von der Steuervorrichtung 68 verarbeitet werden (beispielsweise durch einen Mittelwertvorgang oder eine andere Funktion), um eine genauere Bestimmung der Massenflussrate ṁ und/oder des Gewichtes W_m des Materials zu erhalten, welches von der Fördervorrichtung 32 transportiert wird. D. h., die Steuervorrichtung 68 kann die Massenflussrate ṁ und das Gewicht W_m basierend auf dem Signal vom Kraftwandler 56 bestimmen und in einem separaten Vorgang kann die Steuervorrichtung 68 auch die Massenflussrate ṁ und das Gewicht W_m basierend auf dem Signal vom Druckwandler 45 bestimmen. Die Steuervorrichtung 68 kann dann die Ergebnisse der separaten Bestimmungen in einen Algorithmus, ein Modell oder in eine andere Berechnung eingeben, um eine genauere Bestimmung der Massenflussrate ṁ und des Gewichtes W_m des abgefrästen Materials vorzusehen.
Basierend auf der Leistung P kann die Steuervorrichtung 68 beispielsweise konfiguriert sein, um das Drehmoment τ zu bestimmen, welches vom Band 38 auf eine sich drehende Vorrichtung des Fördersystems 22 aufgebracht wird, wie beispielsweise auf die Scheibe 63, eine Laufrolle, eine Komponente der Rollenanordnung 40 oder eine andere sich drehende Vorrichtung in Kontakt mit dem Band 38. Beispielsweise kann das Drehmoment τ gleich der Leistung P geteilt durch eine Drehzahl Ω der Scheibe 63 sein. Die Drehzahl Ω der Scheibe 63 kann unter Verwendung des Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitssensors 62 bestimmt werden. Das Drehmoment τ kann auch gleich einer Antriebskraft F_D, die benötigt wird, um das Band 38 entlang der Fördervorrichtung 32 zu bewegen, mal dem Radius R der Scheibe 63 sein, der ein bekannter Wert sein kann. Die Antriebskraft F_D kann gleich der Kraft sein, die benötigt wird, um die Fördervorrichtung 32 mit einer gewissen Geschwindigkeit zu bewegen. In dieser Weise kann die Antriebskraft F_D isoliert werden und für eine weitere Berechnung verwendet werden.
Ähnlich der Weise, in welcher der Neigungswinkel θ der Fördervorrichtung 32 die Größe der Normalkraft F_n beeinflussen kann, die auf die Fördervorrichtung 32 unter dem Gewicht W_m des abgefrästen Materials wirkt, kann der Neigungswinkel θ auch die Antriebskraft F_D beeinflussen, die nötig ist, um die Fördervorrichtung 32 vom ersten Ende 34 (siehe 1) zum zweiten Ende 36 zu bewegen. D. h., wenn der Neigungswinkel θ zunimmt, kann die Antriebskraft F_D zunehmen, da mehr Kraft verwendet wird, um das abgefräste Material auf dem Band 38 in der vertikalen Richtung gegen eine Gewichtskraft F_w des abgefrästen Materials zu bewegen (d. h., gegen den Schwerkrafteffekt des abgefrästen Materials). Die Gewichtskraft F_w des abgefrästen Materials kann proportional zum Produkt der Antriebskraft F_D und dem Sinus des Neigungswinkel θ sein, wie in Gleichung 4 gezeigt. Die Masse m des abgefrästen Materials kann basierend auf der Gewichtskraft F_w und der Beschleunigung g des abgefrästen Materials bestimmt werden, die durch die Schwerkrafteffekte verursacht wird, wie in Gleichung 5 gezeigt. F_w = F_D·sin(θ) Gleichung 4 m = F_w/g Gleichung 5 ṁ = F_w/v = m·g/v Gleichung 6
Unter Verwendung der Bandgeschwindigkeit v und der Masse m, die in Gleichung 5 als Eingangsgrößen bestimmt wurden, kann die Steuervorrichtung 68 konfiguriert sein, um unter Verwendung der oben gezeigten Gleichung 6 kontinuierlich die Massenflussrate ṁ des Materials zu bestimmen, welches von der Fördervorrichtung 32 transportiert wird. Die Steuervorrichtung 68 kann auch konfiguriert sein, um das Gewicht W_m des Materials zu bestimmen, welches von der Fördervorrichtung 32 in das Lieferfahrzeug 24 über eine verstrichene Periode der Förderzeit transportiert worden ist, und zwar basierend auf der Massenflussrate ṁ.
Wenn die Steuervorrichtung 68 bestimmt, dass die Fördervorrichtung 32 kein Material transportiert, und wenn sie das Messsystem 60 rekalibriert, kann die Steuervorrichtung 68 auch die Tara-Leistung P_T zurücksetzen. Wenn sich Material auf und um den sich bewegenden Komponenten des Fördersystems 22 aufbaut, können das Gewicht und die Reibung, die mit diesen Komponenten assoziiert sind, zunehmen und mehr Leistung vom Motor 42 erfordern, um die Fördervorrichtung 32 anzutreiben. Somit kann die Steuervorrichtung 68 die Tara-Leistung P_T zurücksetzen, so dass zukünftige Bestimmungen der Leistung P, die zum Antrieb der Fördervorrichtung 32 benötigt wird, genauer gemacht werden, und zwar bezüglich der neuen Tara-Leistung P_T. Die Steuervorrichtung 68 kann die Tara-Leistung P_T zurücksetzen, indem sie die gegenwärtige Leistung P bestimmt und die Tara-Leistung P_T auf die gegenwärtige Leistung P einstellt.
Die Steuervorrichtung 68 kann konfiguriert sein, um ein Gesamtgewicht W_total und das Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 basierend auf dem Gewicht W_m des abgefrästen Materials und bekannten Merkmalen des Lieferfahrzeugs 24 zu bestimmen (beispielsweise, Geometrie, Volumenkapazität, Form, Tara- bzw. Leergewicht, Gewichtsgrenze W_L, usw.). Die Steuervorrichtung 68 kann konfiguriert sein, um das Füllniveau Σ und/oder die Massenflussrate ṁ und/oder das Gewicht des abgefrästen Materials W_m und/oder das Gesamtgewicht W_total des Lieferfahrzeugs 24 dem Bediener über die Anzeige 28a zu zeigen, wodurch dem Bediener gestattet wird, die Kaltfräse 10 basierend auf dieser Information zu steuern.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuervorrichtung 68 konfiguriert sein, um automatisch einige Aspekte der Kaltfräse 10 und des Fräsvorgangs zu steuern. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 68 konfiguriert sein, um automatisch Betriebsvorgänge der Kaltfräse 10 basierend auf dem Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 zu steuern. D. h., die Steuervorrichtung 68 kann das Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 überwachen und automatisch die Bewegung der Traktionsvorrichtungen 16, der Fräswalze 12 und oder des Fördersystems 22 verlangsamen oder stoppen, wenn das Füllniveau Σ sich einer Schwelle annähert (beispielsweise 90% gefüllt). Es sei bemerkt, dass andere Schwellen verwendet werden können, falls erwünscht.
Die Steuervorrichtung 68 kann auch konfiguriert sein, um den Bediener der Kaltfräse 10 und/oder den Bediener des Lieferfahrzeugs 24 zu warnen oder in anderer Weise zu benachrichtigen, wenn das Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 eine Schwelle erreicht. Wenn beispielsweise das Füllniveau Σ eine Schwelle erreicht (beispielsweise 90% gefüllt), kann die Steuervorrichtung 68 ein Signal erzeugen, welches bewirkt, dass die Warnvorrichtung 28b in visueller oder hörbarer Weise den Bediener benachrichtigt, dass das Lieferfahrzeug 24 bald die Gewichtsgrenze W_L erreichen könnte. Es sei bemerkt, dass größere oder geringere Schwellen verwendet werden können, falls erwünscht. Die Steuervorrichtung 68 kann so konfiguriert sein, dass sie das Warnsignal in Koordination mit Veränderungen des Füllniveaus Σ verändert (beispielsweise, wenn das Füllniveau Σ zunimmt), um zu gestatten, dass die Warnvorrichtung 28b hörbare oder sichtbare Warnungen ausgibt, die mit den Veränderungen des Füllniveaus Σ koordiniert sind.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuervorrichtung 68 auch konfiguriert sein, um Kommunikationsvorgänge zwischen der Kaltfräse 10 und einer nicht an Bord liegenden Einheit über eine Kommunikationsvorrichtung 66 zu managen (beispielsweise mit dem Lieferfahrzeug 24, einer zentralen Einrichtung oder anderen Maschine, wie beispielsweise einer Planiermaschine – nicht gezeigt). Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 68 die Massenflussrate ṁ und/oder das Gewicht des abgefrästen Materials W_m und/oder das Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 und/oder eine Anzahl von Lieferfahrzeugen 24, die gefüllt worden sind, zu einer Stelle nicht an Bord der Kaltfräse 10 zur weiteren Verarbeitung und Analyse übermitteln. Die Steuervorrichtung 68 kann auch konfiguriert sein, um automatisch anzuweisen oder anzufordern, dass ein gefülltes Lieferfahrzeug 24 weggeschickt wird, und/oder dass ein leeres Lieferfahrzeug 24 zur Kaltfräse 10 beordert wird, und zwar basierend auf dem Füllniveau Σ.
Die Steuervorrichtung 68 kann auch konfiguriert sein, um Daten und/oder Anweisungen über eine Kommunikationsvorrichtung 66 von nicht an Bord liegenden Sendern zu empfangen, die mit Computern, Behältern oder anderen Maschinen assoziiert sind. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 68 Daten und Informationen vom Lieferfahrzeug 24 empfangen (beispielsweise sein maximales Volumen, die Gewichtsgrenze W_L, die Anzahl der Achsen, das gegenwärtige Füllniveau Σ, gesetzliche Gewichtsbegrenzungen W_L, die mit seinem Fahrweg assoziiert sind, usw.). Die Steuervorrichtung kann diese Daten und Informationen verwenden, um das Gesamtgewicht W_total und das Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 während des Betriebs der Kaltfräse 10 zu bestimmen.
Die Steuervorrichtung 68 kann einen einzigen Mikroprozessor oder mehrere Mikroprozessoren verkörpern, welche Mittel zur Überwachung einer Bediener- und Sensor-Eingabe und zum darauf ansprechenden Einstellen von Betriebscharakteristiken der Kaltfräse 10 basierend auf der Eingabe aufweisen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 68 einen Speicher, eine sekundäre Speichervorrichtung, einen Taktgeber und einen Prozessor aufweisen, wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit oder irgendwelche anderen Mittel, um eine Aufgabe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung auszuführen. Zahlreiche kommerziell verfügbare Mikroprozessoren können konfiguriert werden, um die Funktionen der Steuervorrichtung 68 auszuführen. Es sei bemerkt, dass die Steuervorrichtung 68 leicht eine allgemeine Maschinensteuervorrichtung verkörpern könnte, die fähig ist, zahlreiche andere Maschinenfunktionen zu steuern. Verschiedene andere Schaltungen können mit der Steuervorrichtung 68 assoziiert sein, einschließlich einer Signalkonditionierungsschaltung, einer Kommunikationsschaltung und anderer geeigneter Schaltungen. Die Steuervorrichtung 68 kann weiter in kommunizierender Weise mit einem externen Computersystem verbunden sein, und zwar anstelle dessen oder zusätzlich dazu, dass sie ein Computersystem aufweist, je nach Wunsch.
Industrielle Anwendbarkeit
Das offenbarte Messsystem kann bei jeder Kaltfräse verwendet werden, wo eine genaue Bestimmung der Massenflussrate und/oder des Gewichtes des abgefrästen Materials wichtig ist. Das offenbarte Messsystem kann die Massenflussrate und/oder das Gewicht des abgefrästen Materials bestimmen, indem es die Kraft misst, die auf eine Fördervorrichtung der Kaltfräse aufgebracht wird, und zwar mit einem Kraftwandler und/oder einem Druckwandler. Die Steuervorrichtung in dem System kann automatisch das System rekalibrieren, wenn die Fördervorrichtung kein Material transportiert, um die Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Messungen wiederherzustellen. Das offenbarte Messsystem kann auch dafür sorgen, dass das Füllniveau eines Behälters, der das abgefräste Material aufnimmt, und sein Gewicht bezüglich regulierter Gewichtsgrenzen bestimmt wird. Das offenbarte Messsystem kann weiter eine Aufzeichnung der Materialmenge vorsehen, die von verschiedenen Bereichen eines Arbeitsgeländes bzw. einer Baustelle entfernt wird, und kann entsprechende Daten zu einer Stelle nicht an Bord der Kaltfräse übermitteln. Der Betrieb des Ausgabemesssystems 60 wird nun erklärt.
Während des Betriebs der Kaltfräse 10 kann die Fräswalze 12 einen Teil der Arbeitsoberfläche 17 auf dem Pfad der Kaltfräse 10 entfernen, wenn sie über die Arbeitsoberfläche 17 fährt. Material, welches von der Fräswalze 12 entfernt wurde, kann von der ersten Fördervorrichtung 30 zur zweiten Fördervorrichtung 32 transportiert werden, und die Fördervorrichtung 32 kann das Material in das Lieferfahrzeug 24 abgeben.
Wenn die Fördervorrichtung 32 Material vom ersten Ende 34 zum zweiten Ende transportiert, können ein oder mehrere Kraftwandler 56, die an den Rollenanordnungen 40 angebracht sind, das Gewicht des Materials abfühlen und ein Signal erzeugen, welches eine Kraft auf der Fördervorrichtung 32 anzeigt. Die Kraftwandler 56 können das Signal an die Steuervorrichtung 68 übermitteln, und die Steuervorrichtung 68 kann die senkrechte Kraft bzw. Normalkraft F_n, die auf das Band 38 wirkt, basierend auf dem Signal bestimmen.
Der Neigungsmesser 58 kann ein Signal erzeugen, welches den Neigungswinkel θ der Fördervorrichtung 32 anzeigt, und kann das Signal an die Steuervorrichtung 68 übermitteln. Basierend auf dem Neigungswinkel θ und auf der Normalkraft F_N kann die Steuervorrichtung 68 die Gesamtkraft F bestimmen, die auf die Fördervorrichtung 32 durch das abgefräste Material auf dem Band 38 aufgebracht wird, und zwar gemäß Gleichung 1. Die Steuervorrichtung 68 kann die Masse m des abgefrästen Materials basierend auf der Gesamtkraft F und der Beschleunigung g aufgrund der Schwerkraft, gemäß Gleichung 2, bestimmen. Unter Verwendung der Masse m, der Bandgeschwindigkeit v und der in Gleichung 3 gezeigten Beziehung, kann die Steuervorrichtung 68 die Massenflussrate ṁ des Materials bestimmen, welches von der Fördervorrichtung 32 transportiert wird. Die Steuervorrichtung 68 kann auch ein Gesamtgewicht W_m des abgefrästen Materials bestimmen, welches auf das Lieferfahrzeug 24 transportiert worden ist, und zwar basierend auf der Masse m des abgefrästen Materials und der Geschwindigkeit des Bandes 38, wie vom Geschwindigkeitssensor 62 bestimmt.
Während des Betriebs der Kaltfräse 10, kann der Druckwandler 45 den Druck von Hydraulikleitungen stromaufwärts und stromabwärts des Motors 42 im Hydrauliksystem 44 überwachen. Der Druckwandler 45 kann ein Signal erzeugen, welches die Differenz Δ_p am Motor 42 anzeigt, und kann das Signal an die Steuervorrichtung 68 übermitteln. Die Steuervorrichtung 68 kann auch die volumetrische Flussrate Q des Strömungsmittels im Hydrauliksystem 44 basierend auf einem Signal von einem Flussmesser bestimmen, der in dem Hydrauliksystem 44 angeordnet ist, oder basierend auf der Drehzahl und der Verdrängung des Motors 42 oder der Pumpe 43. Die Steuervorrichtung 68 kann dann die Leistung P bestimmen, die verwendet wird, um die Fördervorrichtung 32 anzutreiben, indem sie die Druckdifferenz Δ_p und die volumetrische Flussrate Q multipliziert.
Wenn die Leistung P während des Betriebs ungefähr gleich oder innerhalb eines gewissen Bereichs der Tara- bzw. Leergewicht-Leistung P_T ist, kann die Steuervorrichtung 68 bestimmen, dass die Fördervorrichtung kein Material in das Transportfahrzeug 24 transportiert und kann automatisch das Messsystem 60 rekalibrieren. Die automatische Kalibrierung des Messsystems 60 kann die Menge an ungenauen Daten verringern, die durch den Kraftwandler unter verschiedenen Umständen erzeugt wird. Wenn beispielsweise eine Materialmenge sich auf den Rollenanordnungen 40 aufbaut, kann eine entsprechende Kraft auftreten, die immer auf den Kraftwandler 56 drückt, und zwar ungeachtet der tatsächlichen Menge an Material, die transportiert wird. Wenn sich mehr Material auf den Rollenanordnungen 40 aufbaut, oder wenn etwas Material weggenommen wird (beispielsweise während des Betriebs herunterfällt oder von dem Personal herunter geschoben wird), kann es schwieriger werden, basierend auf dem Signal vom Kraftwandler 56 zu bestimmen, wie viel Material tatsächlich auf der Fördervorrichtung 32 ist, oder wann die Fördervorrichtung 32 Material transportiert oder nicht.
Der Druckwandler 45 kann andererseits ein Signal erzeugen, welches verwendet werden kann, um zu bestimmen, wie viel Leistung benötigt wird, um die Fördervorrichtung 32 anzutreiben, was nicht davon abhängt, wie viel Material sich auf den Rollenanordnungen 40 aufgebaut hat. Daher kann die Steuervorrichtung 68 die Leistungsausgabe P des Motors 42 überwachen und bestimmen, wann kein Material von der Fördervorrichtung 32 transportiert wird, und zwar auch wenn das Signal vom Kraftwandler 56 anscheinend anzeigt, dass eine Last auf den Rollenanordnungen 40 ist (beispielsweise aufgrund eines Materialaufbaus). Dies kann häufigere Rekalibrierungen des Messsystems 60 während des Tages gestatten und für genauere Messungen der Ausgabe der Kaltfräse 10 sorgen.
Das Rekalibrieren des Messsystems 60 kann aufweisen, den Kraftwandler 56 mit einer Nullstellungsfunktion zu rekalibrieren, um den Wert seines Ausgabesignals als einen Tara-Wert für die Verwendung bei zukünftigen Messungen einzustellen. In dieser Weise kann das Signal, welches vom Kraftwandler 56 erzeugt wird, die Kraft ausschließen bzw. weglassen, die der Materialansammlung auf den Rollenanordnungen 40 zuzuordnen ist. Das Rekalibrieren des Messsystems 60 kann auch aufweisen, die Tara-Leistung bzw. Leergewicht-Leistung P_T neu einzustellen, die benötigt wird, um die Fördervorrichtung 32 anzutreiben. Die Steuervorrichtung 68 kann die Tara-Leistung P_T so zurücksetzen, dass die Effekte von angesammeltem Material aus zukünftigen Bestimmungen der Leistung P und Bestimmungen dessen, wann die Fördervorrichtung 32 kein Material transportiert, weggelassen werden.
Während des Betriebs der Kaltfräse 10, kann die Steuervorrichtung 68 auch die Flussrate ṁ und/oder das Gewicht W_m des abgefrästen Materials basierend auf der Leistung P bestimmen, die verwendet wird, um die Fördervorrichtung 32 anzutreiben. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 68 die Drehzahl Ω einer sich drehenden Vorrichtung bestimmen, auf welche das Band 38 wirkt, wie beispielsweise eine Scheibe, ein Laufrad oder eine Komponente der Rollenanordnung 40. Die Steuervorrichtung 68 kann dann die Leistung P, die zum Antrieb der Fördervorrichtung 32 verwendet wird, durch die Drehzahl Ω der sich drehenden Vorrichtung teilen, um das Drehmoment τ zu bestimmen, welches von dem Band 38 auf die sich drehende Vorrichtung aufgebracht wird. Die Steuervorrichtung 68 kann in ihrem Speicher den Radius R der sich drehenden Vorrichtung gespeichert haben, und durch Teilen des Drehmomentes τ durch den Radius R kann die Steuervorrichtung 68 die Antriebskraft F_D bestimmen, die benötigt wird, um die Fördervorrichtung mit ihrer gegenwärtigen Geschwindigkeit zu bewegen.
Die Größe der Antriebskraft F_D kann eine Komponente aufweisen, die der Gewichtskraft F_W des abgefrästen Materials zuzuordnen ist, welches von der Vordervorrichtung 32 transportiert wird, und die Steuervorrichtung kann Gewichtskraft F_W durch Multiplizieren der Antriebskraft F_D mit dem Sinus des Neigungswinkel θ der Fördervorrichtung 32 bestimmen, wie in Gleichung 4 beschrieben. Die Steuervorrichtung 68 kann dann die Masse m des abgefrästen Materials auf der Fördervorrichtung 32 bestimmen, indem sie die Gewichtskraft F_W durch die Beschleunigung g des abgefrästen Materials teilt, die durch die Schwerkraft verursacht wird, wie in Gleichung 5 beschrieben. Unter Verwendung der Bandgeschwindigkeit v, die vom Geschwindigkeitssensor 62 detektiert wird, und der Masse m, die in Gleichung 5 bestimmt wird, als Eingangsgrößen, kann die Steuervorrichtung 68 kontinuierlich die Massenflussrate ṁ des Materials, das von der Fördervorrichtung 32 transportiert wird, unter Verwendung der Beziehung von Gleichung 6 bestimmen. Die Steuervorrichtung 68 kann auch das Gewicht W_m des Materials verfolgen, welches von der Fördervorrichtung in das Lieferfahrzeug 24 über eine vergangene Periode der Förderzeit transportiert worden ist, und zwar basierend auf der Massenflussrate ṁ und sie kann die Massenflussrate und das Gewicht W_m dem Bediener über die Anzeige 28a anzeigen.
Wenn die Kaltfräse 10 über die Arbeitsfläche 17 fährt, kann abgefrästes Material in das Lieferfahrzeug 24 über das Fördersystem 22 transportiert werden, und kann weg von dem Arbeitsbereich transportiert werden, nachdem das Lieferfahrzeug 24 voll ist. Das Lieferfahrzeug 24 kann voll sein, wenn das Gesamtgewicht W_total des Lieferfahrzeuges 24, einschließlich des Gewichtes W_m des darin enthaltenen abgefrästen Materials, ein maximal zulässiges Gewicht erreicht, wie beispielsweise die Gewichtsgrenze W_L, die vom Bediener ausgewählt wird oder eine legale Gewichtsgrenze.
Das Gesamtgewicht W_total des Lieferfahrzeugs 24 kann gleich einem Tara-Gewicht W_Tara des Lieferfahrzeugs 24 (d. h. das Gewicht, wenn es leer ist) plus das Gewicht W_m des abgefrästen Materials sein. Das Tara-Gewicht W_Tara des Lieferfahrzeugs 24 kann beispielsweise in dem Speicher der Steuervorrichtung 68 gespeichert sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuervorrichtung 68 eine Anzahl von Tara-Gewichten speichern, die verschiedenen Arten und Größen von Behältern entsprechen. In einem speziellen Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 68 eine Auswahl des Bedieners einer Behälterart über die Eingabevorrichtung 28c empfangen, und die Steuervorrichtung 68 kann das Gesamtgewicht W_total des Lieferfahrzeugs 24 basierend auf der Auswahl des Bedieners bestimmen. Beispielsweise kann der Bediener aus einer Anzahl von Behältertypen auswählen, und jeder Behältertyp kann mit einem bekannten Tara-Gewicht W_Tara assoziiert sein. Jeder Behältertyp kann auch mit einem oder mehreren zusätzlichen Merkmalen assoziiert sein, wie beispielsweise einem maximalen Volumen (beispielsweise Volumenmaß), einem Modell (beispielsweise Modellname, Modellnummer usw.), einer Anzahl von Achsen, einem maximalen Nenngewicht (beispielsweise Tonnage), einer Form oder eines Bildes des Behälters oder andere Merkmale. Der Bediener kann auch oder alternativ manuell das Tara-Gewicht W_Tara, das maximale Volumen oder andere Informationen, die mit dem Lieferfahrzeug 24 assoziiert sind, über die Eingabevorrichtung 28c eingeben.
Wenn die Kaltfräse 10 abgefrästes Material in das Lieferfahrzeug 24 transportiert, kann das Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 basierend auf dem Gewicht W_m des abgefrästen Materials und bekannten Merkmalen des Lieferfahrzeugs 24 bestimmt werden. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 68 kontinuierlich das Gewicht W_m des abgefrästen Materials und das Tara-Gewicht W_Tara des Lieferfahrzeugs 24 addieren, um das Gesamtgewicht W_total des Lieferfahrzeugs 24 zu bestimmen. Das Gesamtgewicht W_total kann kontinuierlich mit der Gewichtsgrenze W_L des Lieferfahrzeugs 24 verglichen werden, um das Füllniveau Σ zu bestimmen. Beispielsweise kann das Füllniveau Σ das Gesamtgewicht W_total des Lieferfahrzeugs 24 als Prozentsatz der Gewichtsgrenze W_L sein, wie in der Gleichung 7 unten gezeigt. Σ = 100 × (1 – (W_L – W_total)/W_L) Gleichung 7
Die Gewichtsgrenze W_L des Lieferfahrzeugs 24 kann eine Gewichtsgrenze sein, die vom Bediener, Flottenmanager oder Hersteller bestimmt wird (beispielsweise basierend auf maximalem Volumen, Brennstoffwirkungsgrad, Fahrdistanz usw.), um die Gesamteffizienz des Lieferfahrzeugs 24 und/oder des Fräsvorgangs zu verbessern. Die Steuervorrichtung 68 kann eine Auswahl des Bedieners oder eine manuelle Eingabe der Gewichtsgrenze W_L über die Eingabevorrichtung 28c empfangen und kann die Gewichtsgrenze W_L mit der maximalen legalen Gewichtsgrenze vergleichen, die in ihrem Speicher gespeichert ist, oder wie sie von dem Bediener über die Eingabevorrichtung 28c vorgesehen wird. Wenn die eingegebene Gewichtsgrenze W_L kleiner oder gleich der legalen Gewichtsgrenze ist, kann die Steuervorrichtung 68 das Füllniveau Σ gemäß Gleichung 7 bestimmen. Wenn jedoch die Gewichtsgrenze W_L größer als die maximale legale Gewichtsgrenze ist, kann die Steuervorrichtung 68 die Gewichtsgrenze W_L auf die legale Gewichtsgrenze verringern, bevor sie das Füllniveau Σ bestimmt. Es sei bemerkt, dass andere Wege zur Bestimmung des Füllniveaus Σ verwendet werden können, falls erwünscht.
Das Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 kann über die Anzeige 28a angezeigt werden, um es dem Bediener zu gestatten, die Kaltfräse 10 basierend auf dem Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 zu steuern. Dies kann dem Bediener gestatten, das Lieferfahrzeug 24 in verschwenderischer Weise zu wenig zu beladen wird, während genauso eine zu große Füllung des Lieferfahrzeugs 24 über seine ausgewählte oder legale Gewichtsgrenze W_L hinaus vermieden wird. Beispielsweise kann der Bediener die Bewegung der Traktionsvorrichtungen 16, der Fräswalze 12 und/oder des Fördersystems 22 verlangsamen oder stoppen, wenn das Füllniveau Σ eine Schwelle überschreitet (beispielsweise 90% gefüllt) oder wenn das Lieferfahrzeug 24 voll ist (beispielsweise, wenn das Füllniveau Σ 100% erreicht). Die Anzeige 28a kann auch oder alternativ andere Informationen anzeigen, die mit dem abgefrästen Material oder dem ausgewählten Behälter in Beziehung steht, wie beispielsweise das Gewicht W_m des abgefrästen Materials, die Massenflussrate ṁ und/oder Merkmale des Lieferfahrzeugs 24, wie beispielsweise das Gesamtgewicht W_Total, die Modellnummer, die Form oder das Bild und/oder andere Identifikationsmerkmale des Lieferfahrzeugs 24.
Die Steuervorrichtung 68 kann auch oder alternativ eine automatische Steuerung von Betriebsvorgängen der Kaltfräse 10 basierend auf dem Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 ausführen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 68 das Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 überwachen und automatisch die Materialmenge verringern, die abgefräst wird und in das Lieferfahrzeug 24 transportiert wird, wenn das Füllniveau Σ sich einer Schwelle nähert (beispielsweise 90% gefüllt). Die Steuervorrichtung 68 kann regeln, wie viel Material abgefräst wird und in das Lieferfahrzeug 24 transportiert wird, und zwar beispielsweise durch Einstellen der Bewegung der Traktionsvorrichtungen 16, der Fräswalze 12 und/oder des Fördersystems 22.
Die Steuervorrichtung 68 kann auch basierend auf dem Füllniveau Σ bestimmen, wann das Lieferfahrzeug 24 voll ist (beispielsweise, wann das Füllniveau Σ 100% erreicht), und kann eine Anzahl N von Lieferfahrzeugen aufzeichnen, die über eine Zeitperiode gefüllt worden sind (beispielsweise, stündlich, täglich, wöchentlich, monatlich, pro Schicht, auf einer speziellen Baustelle usw.). Die Steuervorrichtung 68 kann auch das letztendliche Füllniveau Σ von jedem Lieferfahrzeug 24 aufzeichnen, bevor es abgeschickt wird, egal ob das Lieferfahrzeug 24 voll war oder nicht. Diese Information kann in der Steuervorrichtung 68 gespeichert werden und/oder über die Kommunikationsvorrichtung 66 an eine Stelle nicht an Bord gesendet werden.
Wenn das Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 eine Schwelle erreicht (beispielsweise 90% gefüllt), kann die Steuervorrichtung 68 ein Signal erzeugen, welches bewirkt, dass die Warnvorrichtung 28b in sichtbarer oder hörbarer Weise den Bediener der Kaltfräse 10 benachrichtigt, dass das Lieferfahrzeug 24 bald die Gewichtsgrenze W_L erreichen könnte. Es sei bemerkt, dass größere oder geringere Schwellen verwendet werden können, falls erwünscht. In einem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise die Warnvorrichtung 28b ein sichtbares oder hörbares Signal erzeugen, welches sich verändert, wenn sich das Füllniveau Σ verändert. Beispielsweise kann ein Ton- oder Lichtmuster, welches von der Warnvorrichtung 28b ausgegeben wird, bezüglich der Geschwindigkeit zunehmen oder kann sich verstärken, wenn das Füllniveau Σ ansteigt, und es kann gerade bevor die Gewichtsgrenze W_L erreicht wird, am schnellsten oder intensivsten werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Warnvorrichtung 28b zusätzlich oder alternativ vom Bediener des Lieferfahrzeugs 24 oder von anderem Personal im Bereich der Kaltfräse 10 erkannt werden. Auf diese Weise können die Bediener der Kaltfräse 10 und des Lieferfahrzeugs 24 und andere benachrichtigt werden, wenn das Lieferfahrzeug 24 bereit ist, bewegt bzw. abgeschickt zu werden.
Während des Betriebs kann die Kaltfräse 10 kontinuierlich oder periodisch Daten mit nicht an Bord liegenden Empfängern und Sendern austauschen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Kaltfräse 10 das Gewicht W_m des abgefrästen Materials und/oder das Füllniveau Σ des Lieferfahrzeugs 24 und/oder die Anzahl N der gefüllten Lieferfahrzeuge 24 und/oder Effizienzdaten und/oder andere Produktivitätsdaten und/oder andere Informationen über die Kommunikationsvorrichtung 66 zu einer Stelle nicht an Bord der Kaltfräse 10 senden. Die Steuervorrichtung 68 kann Datensätze für erwünschte Betriebs- oder Analyseperioden erzeugen, wie beispielsweise für jede Stunde, jeden Tag, jede Woche, jede Schicht, jede Baustelle usw. Die Kaltfräse 10 kann verarbeitete Daten zu einem auf dem Gelände liegenden oder nicht auf dem Gelände liegenden Computer in einem Planungsbüro zur weiteren Analyse übermitteln oder kann Rohdaten an den im Planungsbüro liegenden Computer senden, bevor irgendeine Voranalyse ausgeführt worden ist. Die Kaltfräse 10 kann auch Daten und andere Informationen direkt an Behälter oder andere Maschinen übermitteln, wie beispielsweise an das Lieferfahrzeug 24. Beispielsweise kann die Kaltfräse 10 das Gewicht W_m, das Füllniveau Σ und/oder andere Informationen an das Lieferfahrzeug 24 zur Verwendung durch seinen Bediener und/oder Planungsbürofunktionen übermitteln.
Verschiedene Vorteile können mit dem offenbarten Messsystem assoziiert sein. Weil die Steuervorrichtung 68 das Signal vom Druckwandler 45 verwenden kann, um die tatsächliche Leistungsausgabe des Motors 42 zu überwachen, kann die Steuervorrichtung 68 beispielsweise fähig sein, mehr Gelegenheiten zum Rekalibrieren des Kraftwandlers 56 und zum Verbessern der Genauigkeit von Kraftmessungen und Berechnungen des Gewichtes des Materials zu identifizieren, welches von der Fördervorrichtung 32 transportiert wird. Weil die Steuervorrichtung 68 auch das Gewicht des Materials, das von der Fördervorrichtung 32 transportiert wird, basierend auf der Leistungsausgabe des Motors 42 bestimmen kann, können außerdem zusätzliche Daten verfügbar sein, um Gewichtsmessungen zu verbessern und/oder um die Genauigkeit von beiden Wandlern 45, 56 zu überprüfen. Weil die Steuervorrichtung 68 Informationen über den Behälter empfangen kann, der das abgefräste Material aufnimmt (beispielsweise das Lieferfahrzeug 24) kann die Steuervorrichtung 68 weiter das Füllniveau des Behälters bestimmen und anzeigen, wann der Behälter bis zu einem maximalen legalen Gewicht oder einer anderen erwünschten Gewichtsgrenze aufgefüllt worden ist.
Es wird dem Fachmann klar sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem offenbarten Ausgabemesssystem vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele des Ausgabemesssystems werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer praktischen Ausführung des hier offenbarten Ausgabemesssystems offensichtlich werden. Die Beschreibung und die Beispiele sollen nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten Ausführungen gezeigt wird.
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

US 7193162 [0005, 0006]

Claims

Ausgabemesssystem (60) für eine Kaltfräse (10), die eine Fördervorrichtung (32) hat, wobei das Ausgabemesssystem Folgendes aufweist: einen Hydraulikmotor (42), der konfiguriert ist, um die Fördervorrichtung anzutreiben; einen ersten Sensor (56), der konfiguriert ist, um ein erstes Signal zu erzeugen, welches eine Kraft anzeigt, die durch Material, welches von der Fördervorrichtung bewegt wird, auf die Fördervorrichtung wirkt; einen zweiten Sensor (45), der konfiguriert ist um ein zweites Signal zu erzeugen, welches eine Druckdifferenz an dem Hydraulikmotor anzeigt; und eine Steuervorrichtung (68) in Verbindung mit den ersten und zweiten Sensoren, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um basierend auf dem zweiten Signal zu bestimmen, wann die Fördervorrichtung kein Material transportiert; und automatisch das Ausgabemesssystem basierend auf dem ersten Signal zu rekalibrieren, wenn die Fördervorrichtung kein Material transportiert.
Ausgabemesssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um basierend auf dem ersten Signal eine Kraft zu bestimmen, die auf den ersten Sensor ausgeübt wird; und die Kraft als eine Tara-Kraft bzw. Leergewicht-Kraft einzustellen, wenn die Fördervorrichtung kein Material transportiert.
Ausgabemesssystem nach Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um basierend auf dem zweiten Signal eine Leistungsausgabe des Hydraulikmotors zu bestimmen; und zu bestimmen, dass die Fördervorrichtung kein Material transportiert, wenn die Leistungsausgabe des Hydraulikmotors ungefähr gleich einer Tara-Leistung bzw. Leergewicht-Leistung ist.
Ausgabemesssystem nach Anspruch 3, wobei die Steuervorrichtung weiter konfiguriert ist, um eine Massenflussrate des Materials, welches von der Fördervorrichtung transportiert wird, basierend auf dem ersten Signal zu bestimmen.
Ausgabemesssystem nach Anspruch 4, wobei die Steuervorrichtung weiter konfiguriert ist, um zu bestimmen, dass die Fördervorrichtung kein Material transportiert, wenn die Leistungsausgabe des Hydraulikmotors innerhalb eines Bereichs einer Tara-Leistung bzw. Leergewicht-Leistung ist; und die Leistungsausgabe des Hydraulikmotors als die Tara-Leistung einzustellen, wenn die Fördervorrichtung kein Material transportiert.
Ausgabemesssystem nach Anspruch 5, wobei die Steuervorrichtung weiter konfiguriert ist, um ein Gesamtgewicht des Materials, welches von der Fördervorrichtung transportiert wird, basierend auf der Massenflussrate und einer verstrichenen Periode der Förderzeit zu bestimmen.
Ausgabemesssystem nach Anspruch 6, wobei die Fördervorrichtung konfiguriert ist, um Material in einen Behälter (24) zu transportieren; und die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um das Füllniveau des Behälters basierend auf der Massenflussrate und/oder dem Gesamtgewicht des Materials, welches von der Fördervorrichtung transportiert wird, und einer bekannten Geometrie des Behälters zu bestimmen.
Ausgabemesssystem (60) für eine Kaltfräse (10) mit einer Fördervorrichtung (32), wobei das Ausgabemesssystem Folgendes aufweist: einen Hydraulikmotor (42), der konfiguriert ist, um die Fördervorrichtung anzutreiben; einen ersten Sensor (45), der konfiguriert ist, um ein erstes Signal zu erzeugen, welches eine Druckdifferenz an dem Hydraulikmotor anzeigt; und eine Steuervorrichtung (68) in Verbindung mit dem ersten Sensor, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um basierend auf dem ersten Signal zu bestimmen, wann die Fördervorrichtung kein Material transportiert; und automatisch das Ausgabemesssystem basierend auf dem ersten Signal zu rekalibrieren, wenn die Fördervorrichtung kein Material transportiert.
Ausgabemesssystem nach Anspruch 8, wobei die Steuervorrichtung weiter konfiguriert ist, um eine Leistungsausgabe des Hydraulikmotors basierend auf dem ersten Signal zu bestimmen; und die Leistungsausgabe des Hydraulikmotors als die Tara-Leistung bzw. Leergewicht-Leistung einzustellen, wenn die Fördervorrichtung kein Material transportiert.
Ausgabemesssystem nach Anspruch 9, wobei die Steuervorrichtung weiter konfiguriert ist, um eine Massenflussrate des Materials, das von der Fördervorrichtung transportiert wird, basierend auf dem zweiten Signal zu bestimmen.