-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Abstandes eines höhenverstellbaren Seitenschildes eines Fräswalzenkastens einer Bodenfräsmaschine, insbesondere einer Straßenfräse, eines Recyclers oder eines Stabilisierers, in Vertikalrichtung in Bezug zum Boden. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Bodenfräsmaschine mit einer Steuereinrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist.
-
Gattungsgemäße Bodenfräsmaschinen, wie Straßenfräsen, Recycler, Stabilisierer oder Surface-Miner, werden im Straßen- und Wegebau oder zum Abbau von Bodenschätzen im Tagebaubetrieb eingesetzt. Sie weisen einen von Fahrwerken getragenen Maschinenrahmen auf, an dem eine in einem Fräswalzenkasten um eine Rotationsachse rotierbar gelagerte Fräswalze angeordnet ist. Durch die Rotation der mit Fräswerkzeugen bestückten Fräswalze tragen die Bodenfräsmaschinen den Boden in gewünschter Tiefe in Arbeitsrichtung ab. Die Fahrwerke der Bodenfräsmaschinen können sowohl Kettenlaufwerke als auch Räder sein. Sie sind üblicherweise über in der Höhe verstellbare Hubsäulen mit dem Maschinenrahmen verbunden. Durch eine Höhenverstellung der Hubsäulen wird der gesamte Maschinenrahmen zusammen mit dem Fräswalzenkasten angehoben oder abgesenkt, wodurch auch die Frästiefe der Fräswalze eingestellt werden kann. Ferner ist es möglich, einzelne Hubsäulen, die beiden vorderen oder die beiden hintere Hubsäulen gemeinsam zur Einstellung der Längsneigung der Bodenfräsmaschine (d.h. der horizontalen Neigung in Fräsrichtung) und/oder die beiden bezogen auf die Längsmitte der Maschine rechten oder linken Hubsäulen zur Einstellung der Querneigung der Bodenfräsmaschine (d.h. der horizontalen Neigung quer zur Fräsrichtung) zu verstellen. Typischerweise ist eine Steuereinrichtung vorhanden, die unter anderem diese Höhenverstellung nach Eingabe des Fahrers der Bodenfräsmaschine steuert.
-
Die Fräswalze ist üblicherweise in einem Fräswalzenkasten rotierbar gelagert, der typischerweise am Maschinenrahmen befestigt ist und sich insbesondere mit diesem auf und ab bewegt, wenn die Höhe des Maschinenrahmens über die Hubsäulen der Fahrwerke verstellt wird. Der Fräswalzenkasten umgibt die Fräswalze wie eine Haube und ist zum Boden hin geöffnet. Er weist üblicherweise zwei Seitenschilde auf, die den Fräswalzenkasten parallel zur Arbeitsrichtung abschließen. Die Seitenschilde sind in der Regel gegenüber dem Maschinenrahmen beweglich gelagert, insbesondere in Vertikalrichtung höhenverstellbar. Zu diesem Zweck ist wenigstens ein Aktuator am Seitenschild angelenkt, der die Höhenverstellbewegung des Seitenschildes antreiben kann. Dieser Aktuator kann ferner beispielsweise am Maschinenrahmen oder am Fräswalzenkasten angeordnet sein. Ideal ist es, wenn pro Seitenschild zwei Aktuatoren vorgesehen sind, konkret ein in Arbeitsrichtung vorne und ein in Arbeitsrichtung hinten positionierter Aktuator, die den Maschinenrahmen und/oder Fräswalzenkasten mit dem Seitenschild verbinden und diesen auf und ab bewegen können. Eine solche Anordnung kann sowohl für den in Fräsrichtung gesehen rechten als auch für den linken Seitenschild vorgesehen sein. Typischerweise handelt es sich bei den Aktuatoren um Hydraulikzylinder. Alternativ zu Hydraulikzylindern können aber auch elektrische Aktuatoren, insbesondere elektrische Linearmotoren/-aktuatoren eingesetzt werden. Im Stand der Technik ist es bekannt, dass die Seitenschilde während des Arbeitsbetriebes auf dem Boden aufliegen und mit Kufen über diesen hinweg gleiten. Zusammen mit dem Rest des Fräswalzenkastens verhindern sie, dass Fräsgut aus der Frässpur herausgeschleudert wird.
-
Ein Problem besteht darin, dass die Seitenschilde während des Arbeitsbetriebes verkanten oder steckenbleiben. Insbesondere können die Seitenschilde mit Hindernissen kollidieren oder in weichem Bodenmaterial, beispielsweise der Bankette, einsinken. Hierbei können die Seitenschilder und weitere Teile des Fräswalzenkastens beschädigt werden. Typischerweise ist für diese Situationen ein Tastschalter vorhanden, über den ein Bediener den jeweiligen Seitenschild kurzzeitig anheben kann. Aus Sicherheitsgründen wird der Seitenschild automatisch wieder auf den Boden abgesenkt, sobald der Taster nicht mehr gedrückt wird. Das manuelle Anheben des Seitenschildes erfordert allerdings zum einen die ständige Kontrolle und die ständige Aufmerksamkeit des Bedieners und ist zum anderen ein Sicherheitsrisiko, da die Gefahr besteht, den Seitenschild bei laufendem Fräsrotor zu lange oder zu weit anzuheben, sodass im Fräswalzenkasten herumgeschleudertes Fräsgut nach draußen gelangen und umstehende Personen gefährden kann. Diesem Problem wurde im Stand der Technik bislang dadurch begegnet, dass automatisierte Systeme entwickelt wurden, die die Seitenschilder bei einer Kollision mit einem Hindernis oder bei einem Einsinken automatisch anheben, bis das Hindernis überwunden wurde und dann wieder in die auf dem Boden gleitende Schwimmstellung bringen. Ein derartiges System ist beispielsweise aus der
DE 10 2014 017 892 A1 bekannt. Dieses System beruht allerdings darauf, beispielsweise ein Einsinken des Seitenschildes zu detektieren, worauf dann automatisch reagiert wird. Dadurch, dass zur Aktivierung beispielsweise ein vorhergehendes Einsinken notwendig ist, ist eine Beschädigung des Seitenschildes allerdings nicht vollständig ausgeschlossen. Darüber hinaus kann der Seitenschild auch beim Anheben nach einer Kollision verkanten und Schaden nehmen.
-
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Bodenfräsmaschine anzugeben, bei denen die Seitenschilde zuverlässig vor einem Verkanten oder einem Einsinken geschützt werden, so dass Störungen des Fräsbetriebes vermieden werden und Beschädigungen an den Seitenschildern seltener auftreten.
-
Die Lösung gelingt mit einem Verfahren und einer Bodenfräsmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Konkret gelingt die Lösung bei einem eingangs genannten Verfahren durch die Schritte: Ermitteln einer Bezugsgröße für die Höheneinstellung des Seitenschildes aus Betriebsparametern der Bodenfräsmaschine, Bestimmen eines gewünschten Abstandes zwischen dem Seitenschild und dem Boden, wobei der gewünschte Abstand die Sicherheit von neben der Bodenfräsmaschine befindlichen Personen gewährleistet, Ermitteln einer notwendigen Höheneinstellung des Seitenschildes aus der Bezugsgröße und dem gewünschten Abstand, und Einstellen der Position des Seitenschildes in Bezug zum Boden unter Einhaltung des gewünschten Abstandes, so dass der Seitenschild vertikal nach unten kontaktlos gegenüber dem Boden geführt ist. Der Kerngedanke der Erfindung ist es, abweichend von der bisherigen Praxis, den Seitenschild beziehungsweise die Seitenschilder des Fräswalzenkastens nicht mehr so weit abzusenken, dass diese auf dem Boden aufliegen. Wie vorstehend beschrieben, werden Seitenschilder im Stand der Technik bis auf den Bodenuntergrund abgesenkt und mit einem gewissen Druck auf dem Untergrund gehalten, sodass sie im Arbeitsbetrieb über den Boden gleitend in einer sogenannten Schwimmstellung geführt werden. Davon wird nun erfindungsgemäß abgewichen, indem zwischen dem Seitenschild, insbesondere der Unterkante des Seitenschildes, also der den Seitenschild vertikal nach unten beziehungsweise in Richtung zum Boden hin abschließenden Fläche, und dem Boden ein Abstand im Sinne einer lichten Höhe eingestellt wird. Diese Beabstandung beziehungsweise die lichte Höhe entspricht dem gewünschten Abstand. Der Seitenschild beziehungsweise die Seitenschilder werden daher erfindungsgemäß also nicht in einer auf dem Boden aufliegenden Schwimmstellung, sondern in einer über dem Boden schwebenden beziehungsweise vom Boden beabstandeten Schwebestellung geführt. Auf diese Weise werden die meisten Kollisionen der Seitenschilde mit Hindernissen, die üblicherweise nur sehr wenig in Vertikalrichtung aufragen, vermieden. Darüber hinaus wird ein Einsinken der Seitenschilde in weichen Untergrund ausgeschlossen, da die Seitenschilde erfindungsgemäß nicht auf den Boden aufgedrückt werden und auch nicht mit diesem in Kontakt stehen.
-
Die Erfindung betrifft also die Steuerung der Höhenverstellung beziehungsweise der Höhenposition wenigstens eines Seitenschildes und insbesondere sämtlicher Seitenschilde einer Bodenfräsmaschine. Der Abstand in Vertikalrichtung in Bezug zum Boden beschreibt daher die lichte Höhe zwischen dem Seitenschild und dem Boden. Liegt der Seitenschild auf dem Boden auf, so ist der Abstand null. Der Abstand steigt an, wenn der Seitenschild vertikal nach oben verstellt wird und sich dabei ein Spalt zwischen dem Seitenschild und dem Boden bildet. Der Vollständigkeit halber könnte der Abstand negative Werte annehmen, falls der Seitenschild in weichen Bodenuntergrund einsinken würde, was erfindungsgemäß jedoch vermieden wird. Der Abstand wird zwischen der vertikal unteren Kante des Seitenschildes, die auch als bodennahe Kante bezeichnet wird, und dem Boden gemessen. Vertikal unten ist insbesondere diejenige Kante des Seitenschildes, mit der der Seitenschild in Richtung zum Boden hin abschließt. Im Stand der Technik wird diese Kante des Seitenschildes auf dem Boden aufliegend geführt. Der gewünschte Abstand, der erfindungsgemäß zwischen dem Seitenschild und dem Boden eingestellt wird, wird daher so gewählt, dass er zum einen ein Aufliegen des Seitenschildes auf dem Boden vermeidet, sodass die erfindungsgemäßen Vorteile zum Tragen kommen. Darüber hinaus muss der gewünschte Abstand selbstverständlich so gewählt werden, dass die Sicherheit von umstehenden Personen in der Umgebung der Bodenfräsmaschine zuverlässig gewährleistet ist. Der Spielraum, der bei der Bestimmung des gewünschten Abstandes eingehalten werden muss, wird daher von den einschlägigen relevanten Sicherheitsvorschriften vorgegeben. Beispielsweise sind derartige Sicherheitsabstände, die dem gewünschten Abstand entsprechen, in der Norm ISO 13857 angegeben. Der gewünschte Abstand wird also insbesondere derart gewählt beziehungsweise bestimmt, dass er innerhalb des zulässigen Bereiches relevanter Sicherheitsvorschriften, insbesondere der Norm ISO 13857, liegt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass in der Umgebung der Bodenfräsmaschine befindliche Personen nicht gefährdet werden. Ein solcher Abstand ist somit ein gewünschter Abstand, der die Sicherheit von neben der Bodenfräsmaschine befindlichen Personen gewährleistet. Die Bestimmung des gewünschten Abstandes erfolgt daher entweder rechnerisch aus Betriebsparametern der Bodenfräsmaschine innerhalb des von den Sicherheitsvorschriften vorgegebenen Intervalls, oder wird von einem Bediener festgelegt, beispielsweise durch die Eingabe des gewünschten Abstandes in eine Steuereinrichtung. Hierbei können bevorzugt ebenfalls nur Werte innerhalb des von den Sicherheitsvorschriften vorgegebenen Intervalls gewählt werden.
-
Um die Höheneinstellung des Seitenschildes derart zu steuern, dass der gewünschte Abstand zwischen dem Boden und dem Seitenschild eingehalten wird, wird eine Bezugsgröße für die Höheneinstellung benötigt. Diese Bezugsgröße wird den Betriebsparametern der Bodenfräsmaschine entnommen. Die Bezugsgröße wird dazu genutzt, festzulegen, wo in Bezug auf seine Höheneinstellung der Seitenschild angeordnet werden muss, damit der gewünschte Abstand zwischen dem Seitenschild und dem Boden eingestellt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Bezugsgröße die aktuelle Frästiefe der Bodenfräsmaschine umfasst. Die aktuelle Frästiefe der Bodenfräsmaschine gibt an, wie tief die Fräswalze im Arbeitsbetrieb in den Boden eintaucht, um diesen abzutragen. Die Höheneinstellung des Seitenschildes kann dann als relative Positionierung in Bezug zur Frästiefe erfolgen, beispielsweise indem in Abhängigkeit der Frästiefe ein fester Wert für die Höhenposition des Seitenschildes eingestellt wird. Stellt ein Bediener also an der Bodenfräsmaschine eine Frästiefe ein, so wird aus dieser Frästiefe unter Berücksichtigung des gewünschten Abstandes die notwendige Höhenposition beziehungsweise Höheneinstellung des Seitenschildes ermittelt, die zur Einhaltung des gewünschten Abstandes über dem Boden führt. Darüber hinaus kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Wert des gewünschten Abstandes an die eingestellte Frästiefe angepasst wird. So kann der gewünschte Abstand, selbstverständlich weiterhin innerhalb der von den relevanten Sicherheitsvorschriften vorgegebenen Intervallen, mit zunehmender Frästiefe vergrößert oder verkleinert werden. Diese Anpassung kann ebenfalls dynamisch während des Arbeitsbetriebes bei einer Änderung der Frästiefe erfolgen.
-
Neben einem für jede Frästiefe fest vorgegebenen Wert kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch die aktuelle Höhenposition des Seitenschildes als Betriebsparameter der Bodenfräsmaschine herangezogen werden. Dies setzt voraus, dass die aktuelle Höhenposition des Seitenschildes, insbesondere in Bezug zum Boden, gemessen wird. Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass ein, insbesondere kontaktloses, Messen des aktuellen vertikalen Abstandes des Seitenschildes zum Boden mittels eines Abstandssensors durchgeführt wird und die im erfindungsgemäßen Verfahren genutzte Bezugsgröße diesen gemessenen aktuellen Abstand des Seitenschildes zum Boden umfasst. Hierfür können grundsätzlich sämtliche geeigneten und im Stand der Technik bekannten Abstandssensoren, wie beispielsweise Lasersensoren oder Ultraschallsensoren, eingesetzt werden. Durch das Bestimmen des aktuellen Abstandes des Seitenschildes zum Boden, beispielsweise durch einen in einem definierten Abstand zur Unterkante des Seitenschildes montierten Abstandssensor, kann der gewünschte Abstand zwischen dem Seitenschild und dem Boden besonders einfach und genau eingestellt werden.
-
Der Messpunkt des Abstandssensors kann beispielsweise quer zur Arbeitsrichtung der Bodenfräsmaschine unmittelbar neben dem Seitenschild liegen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist es allerdings vorgesehen, dass der aktuelle vertikale Abstand des Seitenschildes zum Boden in Arbeitsrichtung der Bodenfräsmaschine vor dem Seitenschild gemessen wird. Beispielsweise liegt der Messpunkt des Abstandssensors bei sich in Arbeitsrichtung fortbewegender Bodenfräsmaschine also in einer Spur auf dem Boden, über die der Seitenschild vertikal vom Boden beabstandet geführt wird. Bei einem Seitenschild gemäß des Standes der Technik würde dieses also mit seiner Unterkante die Spur und damit auch den vorherigen Messpunkt des Abstandssensors überfahren beziehungsweise über diesen hinweg gleiten. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass mit der Messung des aktuellen Abstandes auch tatsächlich die lichte Höhe zwischen dem Seitenschild und dem Boden erfasst wird. Würde die Höhe bezüglich eines anderen Messpunktes erfasst, über den der Seitenschild dann nicht vertikal beabstandet geführt wird, so könnte es zu einem Fehler bei der Ermittlung des tatsächlichen Abstandes des Seitenschildes vom Boden kommen, falls sich der Boden vertikal direkt unter dem Seitenschild auf einer anderen Höhenpositionen befindet als der Boden, auf dem der Messpunkt liegt. Derartige Fehler treten also beispielsweise auf, wenn direkt neben dem Seitenschild ein Hindernis nach oben vorspringt oder der Boden nach unten abfällt, insbesondere im Vergleich zu derjenigen Spur direkt unter dem Seitenschild.
-
Sowohl um die Sicherheit umstehender Personen während des Arbeitsbetriebes durchgehend zu gewährleisten als auch um den Seitenschild vor Kollisionen und damit einhergehender Beschädigung zu beschützen, ist es vorteilhaft, wenn der Höhenverlauf des in Arbeitsrichtung vor dem Seitenschild liegenden Bodens entweder kontinuierlich oder zumindest ausreichend engmaschig erfasst wird. Beispielsweise kann die Bodenfräsmaschine im Arbeitsbetrieb vertikal aufragende Hindernisse überfahren, mit denen der Seitenschild kollidieren oder an denen der Seitenschild hängen bleiben könnte. Wenn der Abstand des Seitenschildes zum in Arbeitsrichtung der Bodenfräsmaschine direkt vor dem Seitenschild liegenden Boden kontinuierlich überwacht wird, werden derartige Hindernisse bemerkt, so dass eine Kollision des Seitenschildes mit dem Hindernis durch eine Anpassung der Höheneinstellung des Seitenschildes verhindert werden kann. Es ist daher besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Höheneinstellung des Seitenschildes an den in Arbeitsrichtung der Bodenfräsmaschine vor dem Seitenschild gemessenen aktuellen vertikalen Abstand des Seitenschildes zum Boden angepasst wird, um den Seitenschild im gewünschten Abstand zum Boden zu halten, wenn sich der gemessene vertikale Abstand verändert. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Seitenschild angehoben wird, wenn der Abstandssensor feststellt, dass der Boden unmittelbar in Arbeitsrichtung vor dem Seitenschild vertikal nach oben ansteigt, und zwar insbesondere in Bezug zum Boden direkt vertikal unter dem Seitenschild. Genauso kann selbstverständlich ergänzend vorgesehen sein, dass der Seitenschild abgesenkt wird, wenn der Abstandssensor feststellt, dass der Boden unmittelbar in Arbeitsrichtung vor dem Seitenschild vertikal nach unten abfällt, und zwar insbesondere wieder in Bezug zum Boden direkt vertikal unter dem Seitenschild. Mit anderen Worten wird die Höheneinstellung des Seitenschildes derart gesteuert, dass auch bei fahrender Bodenfräsmaschine der Abstand des Seitenschildes zum Boden immer möglichst genau dem gewünschten Abstand entspricht. Dies umfasst ein automatisches Folgen einer Kontur des Bodens durch den Seitenschild beziehungsweise durch die Höheneinstellung des Seitenschildes. Hierzu können zur Steuerung beispielsweise ebenfalls weitere Betriebsparameter der Bodenfräsmaschine eingesetzt werden, wie insbesondere deren aktuelle Fahrgeschwindigkeit. Je nach der Lage des Messpunktes des Abstandssensors, kann die Strecke ermittelt werden, die die Bodenfräsmaschine zurücklegen muss, damit sich eine Veränderung der Höhenlage des Bodens, die vor dem Seitenschild gemessen wurde, unter dem Seitenschild befindet. Durch die Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit der Bodenfräsmaschine ist es möglich, dass die Höheneinstellung des Seitenschildes besonders präzise gesteuert wird und der Seitenschild daher besonders genau im gewünschten Abstand zum Boden gehalten wird und dabei auch einem sich verändernden Höhenverlauf des Bodens folgt.
-
Grundsätzlich ist es bereits ausreichend, den Seitenschild mit seiner Unterkante im Wesentlichen parallel zum Boden in der Höhe zu verstellen. Wie eingangs bereits erläutert wurde, ist es allerdings vorteilhaft, wenn an den in Arbeitsrichtung vorne und hinten liegenden Enden des Seitenschildes jeweils ein eigener Aktuator für die Höhenverstellung angeordnet ist. In diesem Fall kann durch eine unabhängige Ansteuerung der beiden Aktuatoren die Höheneinstellung des Seitenschildes in Arbeitsrichtung vorne und in Arbeitsrichtung hinten separat gesteuert beziehungsweise geregelt werden. Dies kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dazu genutzt werden, dass die Höheneinstellung des Seitenschildes in Arbeitsrichtung vorne und hinten separat und zeitlich aufeinanderfolgend an Veränderungen des vor dem Seitenschild gemessenen aktuellen vertikalen Abstands des Seitenschildes zum Boden angepasst wird. Durch eine derartige, separate Steuerung der Höhenposition des Seitenschildes am vorderen und am hinteren Aktuator, kann auch bei einer unregelmäßigen Höhenkontur des Bodens, die nicht der geraden Form der Unterkante des Seitenschildes entspricht, besonders gut der gewünschte Abstand eingehalten werden. Insbesondere bei abrupten Änderungen der Höhe des Bodens kann es sonst passieren, dass der gewünschte Abstand über- oder unterschritten wird. Ein Überschreiten des gewünschten Abstandes muss allerdings aus Sicherheitsgründen möglichst vermieden werden. Ein Unterschreiten des gewünschten Abstandes wiederum birgt die Gefahr, dass der Seitenschild wie im Stand der Technik mit Hindernissen kollidiert oder hängenbleibt. Beides soll nach Möglichkeit vermieden werden, so dass der tatsächliche Abstand des Seitenschildes zum Boden möglichst nah am gewünschten Abstand gehalten werden muss.
-
Auch dies ist insbesondere dann besonders effizient möglich, wenn zum einen zwei unabhängige Aktuatoren am Seitenschild vorgesehen sind und weitere Betriebsparameter der Bodenfräsmaschine, beispielsweise deren Fahrgeschwindigkeit, mit erfasst und verwendet werden. Es ist daher besonders bevorzugt, dass die separate Höheneinstellung des Seitenschildes in Arbeitsrichtung vorne und hinten anhand einer Fahrgeschwindigkeit der Bodenfräsmaschine gesteuert wird, sodass der gewünschte Abstand des Seitenschildes zum Boden über eine gesamte bodennahe Kante des Seitenschildes hinweg nicht überschritten wird. Auf diese Weise folgt der Seitenschild im Arbeitsbetrieb der Bodenfräsmaschine besonders genau dem Höhenverlauf des Bodens und wird bei Änderungen der Höhenlage des Bodens oder bei Hindernissen automatisch sowohl vorne als auch hinten nach oben oder unten verkippt, wie dies gerade aufgrund des aktuell gemessenen Abstandes des Seitenschildes zum Boden notwendig ist. Durch die Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit der Bodenfräsmaschine können Erhebungen und Absenkungen im Boden auf diese Weise unter besonders exakter Einhaltung des gewünschten Abstandes überfahren werden. Ein Ziel ist es dabei, dass der gewünschte Abstand des Seitenschildes zum Boden über die gesamte, sich in Arbeitsrichtung erstreckende Länge des Seitenschildes nicht überschritten wird, um umstehende Personen nicht zu gefährden. Ist dies aufgrund eines Höhenverlaufs des Bodens im Arbeitsbetrieb einmal nicht möglich, so kann dies, beispielsweise von einer Steuereinrichtung, anhand des Höhenverlaufes des Bodens bereits erkannt werden, bevor es zu einer Überschreitung des gewünschten Abstandes kommt. Auf diese Weise ist es möglich und besonders bevorzugt, dass bei einer notwendigen Überschreitung des gewünschten Abstandes zwischen dem Seitenschild und dem Boden ein Warnsignal und/oder ein Steuerbefehl generiert wird, um entweder den Bediener und/oder nebenstehende Personen zu warnen oder direkt in den Arbeitsbetrieb der Bodenfräsmaschine einzugreifen, diese beispielsweise anzuhalten.
-
Ein Unterschreiten des gewünschten Abstandes kann dagegen zeitweise toleriert werden, da dies nicht mit einem erhöhten Gefahrenpotenzial für umstehende Personen einhergeht. Wenn es also zur Einhaltung des gewünschten Abstandes über die gesamte untere Kante des Seitenschildes notwendig ist, kann es bevorzugt vorgesehen sein, den gewünschten Abstand stellenweise zu unterschreiten. Um allerdings auch bei einem Ausweichmanöver des Seitenschildes sicherzustellen, dass das Seitenschild nicht mit einem Hindernis kollidiert, beispielsweise einem Hindernis, welches vom Abstandssensor nicht erfasst wurde, ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Höheneinstellung des Seitenschildes derart gesteuert wird, dass in Arbeitsrichtung vorne immer mindestens der gewünschte Abstand des Seitenschildes zum Boden eingehalten wird. Mit anderen Worten soll das in Arbeitsrichtung vorne liegende Ende der Unterkante des Seitenschildes immer mindestens mit dem gewünschten Abstand vom Boden geführt werden. Ein Unterschreiten des gewünschten Abstandes soll insbesondere hier also vermieden werden. Auf diese Weise wird eine Kollision des Seitenschildes mit einem Hindernis nach Möglichkeit vermieden, selbst wenn der Abstandssensor dieses Hindernis nicht erfasst hat.
-
Die Lösung der eingangs genannten Aufgabe gelingt ebenfalls mit einer Bodenfräsmaschine, insbesondere Straßenfräse, Recycler oder Stabilisierer, zur Bearbeitung eines Bodens, mit einem Antriebsaggregat, einem Maschinenrahmen und einem Fahrwerk, einem am Maschinenrahmen angeordneten Fräswalzenkasten, in dem eine Fräswalze um eine Rotationsachse rotierbar gelagert ist, wobei der Fräswalzenkasten wenigstens einen höhenverstellbaren Seitenschild umfasst, einem Sensor zum Erfassen eines Betriebsparameters der Bodenfräsmaschine und einer Steuereinrichtung. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet. Entsprechend gelten sämtliche Merkmale, Vorteile und Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens im übertragenen Sinne entsprechend für die erfindungsgemäße Bodenfräsmaschine, sodass lediglich zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen wird. Darüber hinaus gelten sämtliche für die Bodenfräsmaschine genannten Merkmale, Vorteile und Wirkungen ebenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren.
-
Der Sensor kann dabei jegliche Art von Sensor sein, der einen für das erfindungsgemäße Verfahren nützlichen Betriebsparameter bestimmen kann. Beispielsweise kann es sich um einen Sensor handeln, der die Frästiefe und/oder die Fahrgeschwindigkeit der Bodenfräsmaschine bestimmt. Besonders bevorzugt ist, dass der Sensor einen, insbesondere kontaktlosen, Abstandssensor umfasst, der den Abstand des Seitenschildes zum Boden bestimmt. Hierfür kommen insbesondere beispielsweise Lasersensoren oder Ultraschallsensoren infrage. Alternativ ist es allerdings auch denkbar, einen Tastsensor als Abstandssensor einzusetzen.
-
Wie vorstehend bereits erläutert, ist es bevorzugt, dass der Abstandssensor den Abstand des Seitenschildes zum Boden an einem Punkt in einer Arbeitsrichtung der Bodenfräsmaschine vor dem Seitenschild misst. Auf diese Weise kann die Höheneinstellung des Seitenschildes an den Höhenverlauf des Bodens im Arbeitsbetrieb dynamisch angepasst werden. Der tatsächliche Abstand in Vertikalrichtung kann dann einfach trigonometrisch berechnet werden.
-
Für die Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn der Seitenschild zwei unabhängig voneinander betreibbare Aktuatoren für eine getrennte Höhenverstellung des in Arbeitsrichtung vorderen und hinteren Endes des Seitenschildes aufweist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Seitenschild einen vorderen Hydraulikzylinder und einen hinteren Hydraulikzylinder umfasst, die unabhängig voneinander verstellbar ausgebildet sind. Auf diese Weise ist es möglich, im Arbeitsbetrieb besonders präzise einem Höhenverlauf des Bodens zu folgen, sodass der gewünschte Abstand zwischen dem Seitenschild und dem Boden möglichst wenig über- oder unterschritten wird.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch:
- 1: eine Seitenansicht einer Straßenfräse;
- 2: eine Seitenansicht des Fahrwerks und des Fräswalzenkastens bei angehobener Fräswalze;
- 3: eine Seitenansicht des Fahrwerks und des Fräswalzenkastens bei abgesenkter Fräswalze;
- 4: eine Seitenansicht des Fahrwerks und des Fräswalzenkastens mit manuell angehobenem Seitenschild;
- 5-8: weitere Seitenansichten des Fahrwerks und des Fräswalzenkastens beim automatischen Ausweichen aufgrund eines Hindernisses;
- 9: die Steuereinrichtung und ihre Verschaltungen mit den weiteren Bauteilen; und
- 10: ein Ablaufdiagramm des Verfahrens.
-
Gleiche oder gleichwirkende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Sich wiederholende Bauteile sind nicht in jeder Figur gesondert bezeichnet.
-
1 zeigt als Beispiel für eine gattungsgemäße Bodenfräsmaschine 1 eine Straßenfräse, genauer eine Kaltfräse vom Mittelrotortyp. Die Bodenfräsmaschine 1 umfasst einen Fahrerstand 2 sowie einen Maschinenrahmen 3 und ein Antriebsaggregat 4, das typischerweise als Dieselverbrennungsmotor ausgebildet ist. Im Arbeitsbetrieb bewegt sich die Bodenfräsmaschine 1 in Arbeitsrichtung a über ein vorderes Fahrwerk 6 an einer vorderen Hubsäule 16 und ein hinteres Fahrwerk 7 an einer hinteren Hubsäule 17 über den Boden 11. Die Fahrwerke 6, 7 sind im gezeigten Beispiel als Kettenlaufwerke ausgebildet, können allerdings auch Räder sein. In einem Fräswalzenkasten 8 ist eine Fräswalze 9 rotierbar um eine Rotationsachse 10 gelagert. Die Fräswalze 9 taucht im Arbeitsbetrieb teilweise in den Boden 11 ein und trägt Bodenmaterial ab, welches aus dem Fräswalzenkasten 8 auf ein Abwurfband 5 befördert wird, welches das Fräsgut auf ein Transportfahrtzeug, typischerweise einen Lkw (nicht gezeigt), überlädt. An den entlang der Rotationsachse 10 außenliegenden Seiten des Fräswalzenkastens 8 weist dieser als Abschluss jeweils einen Seitenschild 12 auf. Der Seitenschild 12 dient als Begrenzung für den Fräswalzenkasten 8 und verhindert, dass von der Fräswalze 9 abgefrästes und im Fräswalzenkasten 8 herumgeschleudertes Fräsgut seitlich austreten und beispielsweise neben der Bodenfräsmaschine 1 befindliche Personen gefährden kann. Darüber hinaus umfasst die Bodenfräsmaschine 1 eine Steuereinrichtung 21, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. An der Steuereinrichtung 21 kann beispielsweise ebenfalls eine Eingabeeinrichtung vorgesehen sein (nicht gezeigt), über die der Bediener beispielsweise einen Sollwert für den gewünschten Abstand d (3) eingeben kann.
-
Der Fräswalzenkasten 8 und insbesondere der Seitenschild 12 und dessen Relativpositionierung gegenüber dem Boden 11 ist in den 2-8 als vergrößerter Ausschnitt dargestellt. Da insbesondere die Position des Seitenschildes 12 dargestellt werden soll, wird der Rest des Fräswalzenkastens 8 vereinfachend durch das gestrichelt dargestellte Gehäuse 15 angedeutet. Wie beispielsweise aus 2 hervorgeht, ist der Seitenschild 12 über einen vorderen Hydraulikzylinder 13 und einen hinteren Hydraulikzylinder 14 höhenverstellbar am Maschinenrahmen 3 gelagert. Zu Beginn des Arbeitsbetriebes fährt die Bodenfräsmaschine 1 an ihren Einsatzort. Dort wird die Frästiefe eingestellt, indem die Fräswalze 9 zusammen mit dem gesamten Fräswalzenkasten 8 und dem Maschinenrahmen 3 in Absenkrichtung b nach unten verstellt wird. Dies geschieht über die Hubsäulen 16, 17 der Fahrwerke 6, 7. 3 zeigt die Fräswalze 9 in durch die Hubsäulen 16, 17 auf die gewünschte Frästiefe abgesenkter Position. In dieser Position läuft der Arbeitsbetrieb der Bodenfräsmaschine 1, diese fräst also Bodenmaterial vom Boden 11 ab.
-
Darüber hinaus zeigt 3 ebenfalls einen vergrößerten Ausschnitt vom in Arbeitsrichtung a vorderen Ende des Seitenschildes 12. Hierbei handelt es sich insbesondere um das Ende des Seitenschildes 12, an dem der vordere Hydraulikzylinder 13 angeordnet ist. Wie für den vergrößerten Ausschnitt in 3 beispielhaft gezeigt, ist die gesamte bodennahe Kante 29, sprich, die Unterkante des Seitenschildes 12, durch einen gewünschten Abstand d vom Boden 11 entfernt. Im Unterschied zum Stand der Technik liegt das Seitenschild 12 also nicht auf dem Boden 11 auf, während die Bodenfräsmaschine 1 im Arbeitsbetrieb mit der Fräswalze 9 Bodenmaterial abfräst. Im Gegensatz hierzu wird der Seitenschild 12 im gewünschten Abstand d über dem Boden 11 schwebend, und damit in einer Schwebestellung im Gegensatz zur üblichen Schwimmstellung, gehalten. Der Abstand d (Vertikalabstand bzw. Abstand senkrecht zum Bodenuntergrund) ist dabei zum einen so klein, dass er die Sicherheitsvorschriften, beispielsweise insbesondere der ISO-Norm 13857, erfüllt, und zum anderen so groß, dass mit Sicherheit ein Einsinken des Seitenschildes 12 in weiche Areale des Bodens 11 und die meisten Kollisionen des Seitenschildes 12 mit aufragenden Hindernissen auf dem Boden 11 vermieden werden. Um den gewünschten Abstand d zwischen dem Seitenschild 12 und dem Boden 11 einstellen zu können, wird eine Höhenreferenz beziehungsweise eine Bezugsgröße für die Höheneinstellung des Seitenschildes 12 benötigt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird hierfür als Betriebsparameter der Bodenfräsmaschine 1 der aktuelle Abstand des Seitenschildes 12 vom Boden 11 herangezogen. Dieser wird vom Abstandssensor 18, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als kontaktloser Abstandssensor 18, beispielsweise als Lasersensor oder als Ultraschallsensor, ausgebildet ist, bereitgestellt. Der Abstandssensor 18 ist am Seitenschild 12 angeordnet, sodass er mit diesem in der Höhe verstellt wird. Auf diese Weise kann der vom Abstandssensor 18 gemessene Abstand des Seitenschildes 12 zum Boden 11 als Regelgröße für die Einstellung des gewünschten Abstandes d genutzt werden.
-
4 zeigt, dass durch eine parallele Verstellung des vorderen Hydraulikzylinders 13 und des hinteren Hydraulikzylinders 14 der Seitenschild 12 vorne und hinten gleichmäßig vom Boden 11 entfernt werden kann. Insbesondere wird die bodennahe Kante 29 des Seitenschildes 12 parallel zum Boden 11 angehoben. Dies passiert, wenn der Bediener manuell durch das Betätigen einer Eingabeeinrichtung 19 (siehe 9) den Seitenschild 12 kurzzeitig nach oben verstellen möchte, beispielsweise, um einem größeren Hindernis auszuweichen. Solange der Bediener die Eingabeeinrichtungen 19, die beispielsweise als Taster ausgebildet ist, drückt, so lange wird der Seitenschild 12 mit einer gesamten Unterkante 29 um einen Sicherheitsabstand Δd vertikal nach oben angehoben. Sobald der Bediener den Taster loslässt, wird der Seitenschild 12 erfindungsgemäß wieder auf den gewünschten Abstand d abgesenkt. Der Bediener kann also in gewohnter Weise den Taster nutzen, um den Seitenschild 12 insgesamt zu verstellen.
-
In den 5 bis 8 ist dargestellt, wie der Seitenschild 12 erfindungsgemäß dem Höhenverlauf des Bodens 11 folgt und dabei der Seitenschild 12 nach Möglichkeit im Bereich des gewünschten Abstandes d gegenüber dem Boden 11 gehalten wird. Insbesondere zeigt 5 ein sich dem Seitenschild 12 von vorne annähernde Hindernis auf dem Boden 11. Der Abstandssensor 18 registriert einen Anstieg der Höhenlage des Bodens 11 in Arbeitsrichtung a unmittelbar vor dem Seitenschild 12. Die Steuereinrichtung 21 (siehe 1) berücksichtigt ebenfalls die Fahrgeschwindigkeit der Bodenfräsmaschine 1 in Arbeitsrichtung a und steuert den vorderen Hydraulikzylinder 13 des Seitenschildes 12 derart an, dass dieser das vordere Ende des Seitenschildes 12 anhebt. Auf diese Weise wird der Seitenschild 12 über das Hindernis angehoben, noch bevor der Seitenschild 12 mit diesem kollidiert. Die Kollision wird damit verhindert. Das hintere Ende des Seitenschildes 12 wird dagegen vom hinteren Hydraulikzylinder 14 noch nicht angehoben, um in diesem Bereich ein Überschreiten des gewünschten Abstandes d nach Möglichkeit zu vermeiden. Es kann sogar vorgesehen sein, dass der hintere Hydraulikzylinder 14 den Seitenschild 12 am hinteren Ende in Unterschreitung des gewünschten Abstandes d abgesenkt, um zu verhindern, dass in Arbeitsrichtung a in der Mitte der bodennahen Kante 29 des Seitenschildes 12 der Abstand zwischen der bodennahen Kante 29 und dem Boden 11 den gewünschten Abstand d zu stark überschreitet. Dies droht insbesondere an denjenigen Stellen, an denen sich die Höhenlage des Bodens 11 besonders abrupt ändert, wie beispielsweise aus 6 hervorgeht. Fährt die Bodenfräsmaschine 1 nun weiter in Arbeitsrichtung a, so registriert der Abstandssensor 18, dass der Boden 11 hinter dem Hindernis wieder abfällt, so dass es sich um ein lokal beschränktes Hindernis handelt. Während also der hintere Hydraulikzylinder 14 ebenfalls das hintere Ende des Seitenschildes 12 anhebt, wenn das Hindernis beispielsweise in Arbeitsrichtung a bis zur Hälfte des Seitenschildes 12 überfahren wurde, wird das Seitenschild 12 am vorderen Ende durch den vorderen Hydraulikzylinder 13 bereits wieder abgesenkt, wie in 7 dargestellt. Auch hier kann es vorgesehen sein, dass der vordere Hydraulikzylinder 13 das Seitenschild 12 im vorderen Bereich näher an den Boden 11 heran bringt, als durch den gewünschten Abstand d vorgegeben wäre. Alternativ ist es allerdings ebenfalls möglich, dass im vorderen Bereich immer mindestens der gewünschte Abstand d eingehalten wird, um unvorhergesehene Kollisionen des Seitenschildes 12 mit weiteren, nicht vom Abstandssensor 18 erfassten Hindernissen, zu verhindern. 8 zeigt dann schlussendlich die Situation, in der das Hindernis bereits vollständig vom Seitenschild 12 überwunden wurde. Sowohl der vordere Hydraulikzylinder 13 als auch der hintere Hydraulikzylinder 14 haben den Seitenschild 12 wieder über seine gesamte bodennahe Kante 29 hinweg im gewünschten Abstand d zum Boden 11 positioniert. Der Seitenschild 12 ist dem Hindernis auf dem Boden 11 dabei derart ausgewichen, dass er niemals mit diesem in Kontakt getreten ist. Gleichzeitig wurde ein sicherheitsrelevantes Überschreiten des gewünschten Abstandes d nach Möglichkeit vermieden. Es versteht sich von selbst, dass eine analoge Beschreibung auch in Bezug auf eine Absenkung im Boden 11 möglich gewesen wäre. Der entsprechende Ablauf entspricht dem beschriebenen Ablauf im Falle eines hervorspringenden Hindernisses, nur dass erst das vordere Ende des Seitenschildes 12 abgesenkt und zeitlich versetzt vom hinteren Ende des Seitenschildes 12 gefolgt wird, sodass eine gesonderte Beschreibung nicht notwendig ist.
-
9 zeigt in schematischer Draufsicht die Funktionsweise der Steuereinrichtung 21. Die Steuereinrichtung 21 kann beispielsweise Teil des Bordcomputers der Bodenfräsmaschine 1 oder mit diesem verbunden sein. Sie ist sowohl mit dem vorderen Hydraulikzylinder 13 als auch dem hinteren Hydraulikzylinder 14 des Seitenschildes 12 verbunden und steuert diese. Dies gilt sowohl für den linken als auch den rechten Seitenschild 12 des Fräswalzenkastens 8, für die die Erfindung jeweils separat, aber analog, eingesetzt wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird für beide Seiten dieselbe Steuereinrichtung 21 verwendet, es könnten aber auch separate Steuereinrichtungen 21 eingesetzt werden. Die Steuereinrichtung 21 ist ebenfalls mit dem am jeweiligen Seitenschild 12 angeordneten Abstandssensor 18 verbunden und empfängt die von diesem gemessenen Abstandswerte. Zusätzlich verfügt die Steuereinrichtung 21 ebenfalls beispielsweise über die aktuelle Fahrgeschwindigkeit der Bodenfräsmaschine 1 in Arbeitsrichtung a. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung 21 das erfindungsgemäße Verfahren durchführen und dafür sorgen, dass die Seitenschilder 12 dem Höhenverlauf des Bodens 11 automatisch folgen und dabei nach Möglichkeit den gewünschten Abstand d zum Boden 11 einhalten. Um ein manuelles Anheben des Seitenschildes 12 zu ermöglichen, ist die Steuereinrichtung 21 ebenfalls mit einer Eingabeeinrichtungen 19, die als Tastschalter ausgebildet ist, verbunden. Solange der Tastschalter beziehungsweise die Eingabeeinrichtung 19 vom Bediener gedrückt wird, wird der Seitenschild 12 sowohl vorne als auch hinten gleichmäßig um den Sicherheitsabstand Δd angehoben. Erst wenn die Eingabeeinrichtungen 19 nicht mehr betätigt wird, wird der Seitenschild 12 wieder bis auf den gewünschten Abstand d zum Boden 11 hin abgesenkt. Schlussendlich umfasst die Steuereinrichtung 21 ebenfalls einen Not-Aus-Schalter 22, mit dem ein Bediener das erfindungsgemäße Verfahren, beispielsweise bei Gefahr im Verzug, abbrechen kann. Hierbei kann es entweder vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 21 den Seitenschild 12 bei einer Betätigung des Not-Aus-Schalters 22 schlichtweg nicht weiter verstellt, oder, dass der Seitenschild 12 bis auf den Boden 11 hinunter herabgelassen wird, so dass der Seitenschild 12 in Kontakt mit dem Boden 11 tritt und den Fräswalzenkasten 8 seitlich komplett verschließt.
-
10 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens 23. Das Verfahren 23 beginnt mit dem Ermitteln 24 einer Bezugsgröße für die Höheneinstellung des Seitenschildes 12 aus Betriebsparametern der Bodenfräsmaschine 1. Beispielsweise kann das Ermitteln 24 das Messen 28 des aktuellen vertikalen Abstandes des Seitenschildes 12 zum Boden 11 umfassen. Das Festlegen des gewünschten Abstandes d zwischen dem Seitenschild 12 und dem Boden 11 erfolgt entweder in Abhängigkeit der ermittelten Bezugsgröße oder beispielsweise einmal im Vorhinein, indem ein Bediener den gewünschten Abstand d innerhalb des vorgegebenen sicherheitsrelevanten Intervalls auswählt und dieser von der Steuereinrichtung 21 gespeichert wird. Das Bestimmen 25 des gewünschten Abstandes d bezieht sich daher entweder auf eine Berechnung dieses Abstandes d aus der Bezugsgröße nach einer Rechenvorschrift oder auf das Abrufen des - beispielsweise vom Bediener - vorgegebenen Wertes. Anhand der Bezugsgröße und dem gewünschten Abstand d wird sodann ein Ermitteln 26 der notwendigen Höheneinstellung des Seitenschildes 12 durchgeführt. Die notwendige Höheneinstellung berücksichtigt also sowohl wo sich das Seitenschild 12 derzeit in Bezug auf die Höhenverstellung befindet als auch wie groß der gewünschte Abstand d sein soll. Zuletzt steuert die Steuereinrichtung 21 den vorderen Hydraulikzylinder 13 und den hinteren Hydraulikzylinder 14 derart an, dass ein Einstellen 27 der Position des Seitenschildes 12 in Bezug zum Boden 11 unter Einhaltung des gewünschten Abstandes d erfolgt. Dadurch, dass der Seitenschild 12 im erfindungsgemäßen Verfahren 23 schwebend über dem Boden 11 geführt wird und daher im Normalfall nicht mit diesem in Kontakt tritt, kommt es zu erheblich weniger Beschädigungen des Seitenschildes 12 sowie zu deutlich reduzierten Arbeitsunterbrechungen aufgrund von festklemmenden oder eingesunkenen Seitenschildern 12. Insgesamt wird daher sowohl der Verschleiß der Bodenfräsmaschine 1 verringert, wodurch Kosten gesenkt werden, als auch der Arbeitsbetrieb der Bodenfräsmaschine 1 erleichtert, was ebenfalls die Betriebskosten senkt. Durch die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften wird gleichzeitig ein sicheres Arbeiten auch für neben der Bodenfräsmaschine 1 laufendes Personal sichergestellt.
-
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 102014017892 A1 [0004]
