DE102020100181A1

DE102020100181A1 - Steuerungssystem und verfahren zum steuern des betriebs eines kantenformungswerkzeugs einer verdichtungsmaschine

Info

Publication number: DE102020100181A1
Application number: DE102020100181.9A
Authority: DE
Inventors: Maria L. Biberdorf; Bryan J. Downing
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2020-01-07
Publication date: 2020-07-09
Also published as: CN111411561A; CN111411561B; US10662590B1

Abstract

Es wird ein Steuerungssystem zum Steuern des Betriebs eines Kantenformungswerkzeugs in Verbindung mit einer Verdichtungsmaschine bereitgestellt. Das Steuerungssystem weist einen Stellungssensor zum Ausgeben der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs in Bezug auf einen Rahmen der Verdichtungsmaschine auf. Weiterhin weist das Steuerungssystem eine Steuerung auf, die mit dem Stellungssensor in Kommunikation steht. Die Steuerung ist dafür konfiguriert, die Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs vom Stellungssensor zu empfangen. Überdies ist die Steuerung dafür konfiguriert, das Kantenformungswerkzeug aus seiner Ist-Stellung in eine Soll-Stellung zu bewegen, und zwar zumindest teilweise basierend auf der empfangenen Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Verdichtungsmaschine, die ein Kantenformungswerkzeug aufweist. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Steuerungssystem und ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Kantenformungswerkzeugs einer Verdichtungsmaschine.
Hintergrund
Es ist allgemein bekannt, zum Formen einer Kante bei einer Decke aus Belagsmaterial, beispielsweise Asphalt, ein Kantenformungswerkzeug an einer Verdichtungsmaschine anzubringen. Das Kantenformungswerkzeug kann an einen Rahmen der Verdichtungsmaschine montiert werden und kann je nach den spezifischen Anforderungen, die eine Anwendung stellt, ein Kantenschneidwerkzeug oder einen Kantenroller umfassen.
Das US-Patent 8,500,363 offenbart eine Verdichtungsmaschine, die einen Rahmen und ein an den Rahmen gekoppeltes Verdichtungselement aufweist. Bei der Verdichtungsmaschine des ’363er Patents ist auch eine Kantenradbaugruppe an den Rahmen gekoppelt und ist zwischen einer angehobenen Einstellung und einer abgesenkten Einstellung, in der ein Kantenrad ein Untergrundmaterial außerhalb des Verdichtungselements berührt, einstellbar. Außerdem weist die Verdichtungsmaschine des ’363er Patents ein Sprühsystem für das Kantenrad und eine Steuerungsvorrichtung, die in Steuerungskommunikation mit dem Sprühsystem steht, auf. Die Steuerungsvorrichtung ist dafür ausgebildet, in Reaktion auf ein Erfassen eines Absenkens des Kantenrades ein Einschalten des Sprühsystems anzuweisen. Das ’363er Patent offenbart jedoch nicht die Art und Weise, in der die Steuerungsvorrichtung einen Betrieb der Kantenradbaugruppe steuert. Es ist angedacht, dass beim Betrieb der Kantenradbaugruppe die Steuerung einem Maschinenführer bzw. Bediener die Durchführung einer Kantenformung unter Verwendung der Verdichtungsmaschine erleichtert.
Somit besteht ein Bedarf an einem Steuerungssystem und einem Verfahren, das eine Steuerung beim Betrieb des Kantenformungswerkzeugs ermöglicht.
Kurzdarstellung der Offenbarung
Unter einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Steuerungssystem zum Steuern des Betriebs eines Kantenformungswerkzeugs in Verbindung mit einer Verdichtungsmaschine bereitgestellt. Das Steuerungssystem weist einen Stellungssensor zum Ausgeben der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs in Bezug auf einen Rahmen der Verdichtungsmaschine auf. Außerdem weist das Steuerungssystem eine Steuerung auf, die mit dem Stellungssensor in Kommunikation steht. Die Steuerung ist dafür konfiguriert, vom Stellungssensor die Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs zu empfangen und das Kantenformungswerkzeug aus seiner Ist-Stellung in eine Soll-Stellung zu bewegen, und zwar zumindest teilweise basierend auf der empfangenen Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs.
Unter einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung weist eine Verdichtungsmaschine einen Rahmen und ein Kantenformungswerkzeug, das beweglich an den Rahmen gekoppelt ist, auf. Weiterhin weist die Verdichtungsmaschine ein Steuerungssystem zum Steuern des Betriebs des Kantenformungswerkzeugs auf. Das Steuerungssystem weist einen Stellungssensor zum Ausgeben der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs in Bezug auf einen Rahmen der Verdichtungsmaschine auf. Weiterhin weist das Steuerungssystem eine Steuerung auf, die mit dem Stellungssensor in Kommunikation steht. Die Steuerung ist dafür konfiguriert, vom Stellungssensor die Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs zu empfangen und das Kantenformungswerkzeug aus seiner Ist-Stellung in eine Soll-Stellung zu bewegen, und zwar zumindest teilweise basierend auf der empfangenen Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs.
Unter noch einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung wird ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Kantenformungswerkzeugs, das mit einer Verdichtungsmaschine verbunden ist, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst, einen Stellungssensor zum Ausgeben der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs in Bezug auf einen Rahmen der Verdichtungsmaschine bereitzustellen. Weiterhin umfasst das Verfahren, eine Steuerung in Kommunikation mit dem Stellungssensor bereitzustellen. Weiterhin umfasst das Verfahren, dass die Steuerung die Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs vom Stellungssensor empfängt. Weiterhin umfasst das Verfahren, mittels der Steuerung das Kantenformungswerkzeug aus seiner Ist-Stellung in eine Soll-Stellung zu bewegen, und zwar zumindest teilweise basierend auf der empfangenen Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs.
Weitere Merkmale und Aspekte dieser Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen deutlich.
Figurenliste

1 ist eine schaubildliche Darstellung einer Verdichtungsmaschine, die einen Rahmen, ein Kantenformungswerkzeug und ein Steuerungssystem zum Steuern des Betriebs des Kantenformungswerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufweist;
2 ist eine schaubildliche Darstellung eines Abschnitts der Verdichtungsmaschine von 1, dargestellt mit dem Kantenformungswerkzeug in Eingriff mit einer Decke aus Belagsmaterial, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine schematische Teilansicht des Steuerungssystems, wobei verschiedene Komponenten des Steuerungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt sind; und
4 ist ein Ablaufplan, der Schritte eines Verfahrens zum Steuern des Betriebs eines Kantenformungswerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.

Ausführliche Beschreibung
Bezugszeichen, die in mehr als einer Figur vorkommen, bezeichnen jeweils die gleichen oder entsprechende Teile. Verweise auf Elemente in der Einzahl dürfen auch als auf die Mehrzahl verweisend ausgelegt werden und umgekehrt, ohne den Schutzbereich der Offenbarung auf die genaue Zahl oder den konkreten Typ solcher Elemente zu beschränken, es sei denn, dies ist ausdrücklich in den beigefügten Ansprüchen angegeben.
1 veranschaulicht eine Verdichtungsmaschine 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Verdichtungsmaschine 100 weist einen Rahmen 102 auf. Der Rahmen 102 kann ein vorderes Ende 106, ein hinteres Ende 104 und einen zwischen dem vorderen Ende 106 und dem hinteren Ende 104 angeordneten Bedienstand 108 aufweisen. Ein Paar drehbare Verdichtungselemente 110 und 112 ist an den Rahmen 102 gekoppelt und zum vorderen Ende 106 bzw. zum hinteren Ende 104 des Rahmens 102 hin angeordnet. Jedes der drehbaren Verdichtungselemente 110, 112 kann eine metallene Verdichtungsbandage umfassen. Obwohl hier metallene Verdichtungsbandagen offenbart werden, kann die Verdichtungsmaschine 100, in alternativen Ausführungsformen, ein oder mehrere pneumatische Verdichtungselemente oder Reifen anstelle jeder metallenen Verdichtungsbandage 110, 112 verwenden.
Weiterhin weist die Verdichtungsmaschine 100 eine Kantenradbaugruppe 114 auf. Die Kantenradbaugruppe 114 weist ein Kantenformungswerkzeug 116 und einen Tragarm 118 auf, um das Kantenformungswerkzeug 116 in beweglicher Weise an den Rahmen 102 der Verdichtungsmaschine 100 zu koppeln. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist nur eine Kantenradbaugruppe 114 gezeigt. Von Fachleuten können jedoch alternative Ausgestaltungen in Betracht gezogen werden, bei denen vier Kantenradbaugruppen derart verwendet werden können, dass jedem der Verdichtungselemente 110 und 112 zwei Kantenradbaugruppen zugeordnet sind.
Optional kann, wie bei der veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, der Tragarm 118 unter Verwendung einer Halterung 120 am Rahmen 102 montiert sein. Weiterhin ist der Tragarm 118 an seinen Enden jeweils schwenkbar mit der Halterung 120 bzw. dem Kantenformungswerkzeug 116 verbunden. In anderen Ausführungsformen könnte statt eines Schwenktragarms 118 auch eine andere Art von Gestänge verwendet werden. Beispielsweise, in einer alternativen Ausführungsform, kann der Tragarm 118 verschiebbar mit dem Rahmen 102 der Verdichtungsmaschine 100 verbunden sein, derart, dass der Tragarm 118 in Bezug auf den Rahmen 102 axial beweglich ist.
Nun zu 2: Gezeigt ist ein Abschnitt der Verdichtungsmaschine 100, wobei das Kantenformungswerkzeug 116 in Bezug auf den Rahmen 102 der Verdichtungsmaschine 100 derart positioniert ist, dass es eine Decke 200 aus Belagsmaterial unter der Verdichtungsmaschine 100 berührt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Kantenformungswerkzeug 116 als Kantenschneider ausgeführt, der zum Schneiden einer Kante bei der Decke 200 aus Belagsmaterial verwendet wird. In anderen Ausführungsformen kann das Kantenformungswerkzeug 116 wahlweise zur Verbreiterung der Verdichtungsfläche der Verdichtungsmaschine 100, zum Schneiden der Decke 200 aus Belagsmaterial unter der Verdichtungsmaschine 100 (wie in 2 gezeigt) oder zu bei dem verwendet werden.
Wie in der Ansicht von 2 gezeigt, weist die Verdichtungsmaschine 100 außerdem ein Steuerungssystem 300 zum Steuern des Betriebs des Kantenformungswerkzeugs 116 auf. Unter Bezugnahme auf die Ansicht von 3: Dargestellt ist ein Schema des Steuerungssystems 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie gezeigt, weist das Steuerungssystem 300 einen Stellungssensor 302 zum Ausgeben der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 in Bezug auf den Rahmen 102 der Verdichtungsmaschine 100 auf. Der Stellungssensor 302 kann als Linear- oder Drehgeber ausgeführt sein, der dafür eingerichtet ist, ein analoges oder digitales Ausgangssignal bereitzustellen, wobei das Signal die Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 in Bezug auf den Rahmen 102 angibt. Außerdem kann es sich bei dem Typ des Codierers bzw. Gebers, der verwendet wird, um den Stellungssensor 302 zu bilden, um einen Inkrementalgeber oder, vorzugsweise, um einen absolut messenden Geber handeln, gleichwohl der letztere dem ersteren vorgezogen werden kann, da er die bei Verwendung des ersteren Typs von Geber, d. h. des Inkrementalgebers, üblicherweise notwendige Zählung der Messungen, die neben jeder Messung an sich erfolgt, umgeht.
Außerdem weist das Steuerungssystem 300 eine Steuerung 304 auf, die mit dem Stellungssensor 302 in Kommunikation steht. Die Steuerung 304 ist dafür konfiguriert, vom Stellungssensor 302 die Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 zu empfangen und das Kantenformungswerkzeug 116 aus seiner Ist-Stellung in eine Soll-Stellung zu bewegen, und zwar zumindest teilweise basierend auf der empfangenen Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116.
Bei den hier angegebenen Ausführungsformen kann die Steuerung 304 verschiedene Software- und/oder Hardwarekomponenten aufweisen, die dafür eingerichtet sind, Funktionen auszuüben, die mit der vorliegenden Offenbarung im Einklang stehen. Die Steuerung 304 der vorliegenden Offenbarung kann eine Stand-alone-Steuerung sein oder kann dafür eingerichtet sein, mit einer vorhandenen elektronischen Steuereinheit (ECU) (nicht gezeigt) einer Maschine, beispielsweise der Verdichtungsmaschine 100, zusammenzuarbeiten.
Weiterhin kann die Steuerung 304 einen einzelnen Mikroprozessor oder mehrere Mikroprozessoren verkörpern, die Komponenten zum Ausüben von Funktionen aufweisen, die mit der vorliegenden Offenbarung im Einklang stehen. Zahlreiche im Handel erhältliche Mikroprozessoren können derart konfiguriert werden, dass sie die Funktionen der hier offenbarten Steuerung 304 erfüllen. Es ist einsichtig, dass die Steuerung 304 ohne Weiteres einen universellen Maschinen-Mikroprozessor verkörpern könnte, der imstande ist, zahlreiche Maschinenfunktionen zu steuern. Außerdem kann die Steuerung 304 einen Speicher 306 (wie in der veranschaulichten Ausführungsform von 3 gezeigt) und beliebige weitere Komponenten zum Ausführen einer Anwendung aufweisen. Der Steuerung 304 können verschiedene Schaltungen beigeordnet sein, wie etwa Stromversorgungsschaltungen, Signalvorverarbeitungsschaltungen, Zylinderspulen-Ansteuerschaltungen und weitere Schaltungsarten. Auch können verschiedene Routinen, Algorithmen und/oder Programme in der Steuerung 304 gespeichert sein, nämlich zum Steuern des Betriebs des Kantenformungswerkzeugs 116, d.h. zum Steuern der Bewegung und/oder Positionierung des Kantenformungswerkzeugs 116 in Bezug auf den Rahmen 102, basierend, zumindest teilweise, auf der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116, wie vom Stellungssensor 302 erfasst und ausgegeben.
In einer Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, weist die Steuerung 304 einen Prozessor 308 und einen Aktor 310 auf. Der Prozessor 308 steht mit dem Stellungssensor 302 in Kommunikation. Der Aktor 310 steht mit dem Prozessor 308 in Kommunikation und ist an das Kantenformungswerkzeug 116 gekoppelt. Der Aktor 310 ist dafür eingerichtet, die Bewegung des Kantenformungswerkzeugs 116 in Bezug auf den Rahmen 102 anzutreiben.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform von 1 und 2 ist der Aktor 310 als axial ausfahrbarer und einfahrbarer Linear-Stellantrieb, beispielsweise als pneumatischer oder hydraulischer Aktor 310, der eine Kolben-ZylinderAnordnung aufweist, ausgeführt. Wie am deutlichsten in der Ansicht von 2 gezeigt, ist der Linear-Stellantrieb an seinen Enden an die Halterung 120 und eine sich von der Unterseite des Tragarms 118 erstreckende Kurbel 314 gekoppelt. Dementsprechend bewirkt ein Ausfahren des Linear-Stellantriebs, dass sich das Kantenformungswerkzeug 116 von der Decke 200 wegbewegt, während ein Einfahren des Linear-Stellantriebs bewirkt, dass sich das Kantenformungswerkzeug 116 auf die Decke 200 zubewegt. Bei Verwendung alternativer Anordnungen von Linear-Stellantrieb und Kurbel ist das Umgekehrte möglich, bei dem ein Ausfahren des Linear-Stellantriebs bewirkt, dass sich das Kantenformungswerkzeug 116 auf die Decke 200 zubewegt, während ein Einfahren des Linear-Stellantriebs bewirkt, dass sich das Kantenformungswerkzeug 116 von der Decke 200 wegbewegt. Obwohl vorstehend eine Anordnung der Kantenradbaugruppe 114 mit Linear-Stellantrieb und Kurbel offenbart worden ist, kann in anderen Ausführungsformen anstelle der Anordnung aus Linear-Stellantrieb und Kurbel ein Dreh-Stellantrieb 310, der ein oder mehrere drehbare Elemente aufweist oder nutzt, verwendet werden, um das Kantenformungswerkzeug 116 in Bezug auf den Rahmen 102 zu bewegen. Der hier offenbarte Dreh-Stellantrieb 310 kann eine Kraftmaschine oder einen Elektromotor (nicht gezeigt) der Verdichtungsmaschine 100 einschließen, ist jedoch nicht darauf beschränkt, während die drehbaren Elemente eine Antriebswelle, ein Riemenrädersystem und/oder einen Zahnradantrieb einschließen können, jedoch nicht darauf beschränkt sind.
Nochmals mit Bezug auf das Schema von 3: Das Steuerungssystem 300 kann ferner mindestens eine Benutzereingabevorrichtung 312 in Kommunikation mit der Steuerung 304 aufweisen. Die mindestens eine Benutzereingabevorrichtung 312 kann bedienbar sein, um für die Steuerung 304 mindestens eine Art von Eingabe bereitzustellen, um das Kantenformungswerkzeug 116 aus seiner Ist-Stellung in die Soll-Stellung zu bewegen. Wie bei der veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, umfasst die mindestens eine Benutzereingabevorrichtung 312 drei Benutzereingabevorrichtungen 312a, 312b und 312c. Bei alternativen Ausführungsformen können jedoch anstelle der drei Benutzereingabevorrichtungen 312a, 312b und 312c, die hier offenbart sind, weniger oder mehr Eingabevorrichtungen implementiert sein.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform von 1 kann die Benutzereingabevorrichtung 312a mithilfe einer graphischen Benutzeroberfläche (GBO) implementiert sein, die auf einem oder mehreren Displays, die einzeln adressierbare Bildelemente aufweisen, bereitgestellt wird. Mindestens eines dieser einzeln adressierbare Bildelemente aufweisenden Displays kann vorteilhafterweise als mindestens ein Touchscreen-Display implementiert sein, um einem Bediener zu ermöglichen, für die Steuerung 304 mindestens eine Art von Eingabe durch Bedienen bereitzustellen. Zusätzlich oder optional kann die GBO oder ein Teil der GBO mithilfe eines tragbaren Geräts (nicht gezeigt) implementiert sein, das mindestens ein Touchscreen-Display, Touch-Schaltflächen und/oder Tasten aufweist.
Weiterhin kann die Benutzereingabevorrichtung 312b mithilfe einer Joystick-Steuerung implementiert sein, die einen beweglichen Bedienhebel und daran angebrachte Steuerschalter aufweist. Der hier offenbarte Joystick kann ein Stand-alone-Joystick sein, d. h. der Joystick kann dazu bestimmt sein, allein zur Steuerung des Betriebs des Kantenformungswerkzeugs 116 verwendet zu werden. Alternativ kann in den Joystick zusätzliche Funktionalität integriert sein, die neben dem Steuern des Betriebs des Kantenformungswerkzeugs 116 auch die Steuerung anderer Komponenten der Verdichtungsmaschine 100 umfasst.
Außerdem kann die Benutzereingabevorrichtung 312c mittels eines Steuerungsmoduls implementiert sein, das Drucktasten, einen Schieberegler oder bewegliche Elemente, die daran angebracht sind, aufweist, die bedienbar sind, um den Betrieb des Kantenformungswerkzeugs 116 zu steuern. Es sei angemerkt, dass durch die Verwendung einer Art von Benutzereingabevorrichtung diese Offenbarung nicht eingeschränkt wird. Was die veranschaulichte Ausführungsform von 3 angeht, so kann jede Art von Benutzereingabevorrichtung 312a, 312b und 312c unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander verwendet werden, um Funktionen auszuüben, die mit der vorliegenden Offenbarung im Einklang stehen.
Die mindestens eine Art von Benutzereingabe, die mittels der Eingabevorrichtung 312 durch Bedienen bereitgestellt wird, umfasst eine primäre Eingangsgröße. Die primäre Eingangsgröße gibt eine Betriebsart an, die aus mehreren Betriebsarten für die Steuerung 304 ausgewählt ist. Bei einer Ausführungsform kann die primäre Eingangsgröße, bereitgestellt als ausgewählte Betriebsart, eine manuell einstellbare Betriebsart umfassen, d. h. der Bediener kann die primäre Eingangsgröße der manuell einstellbaren Betriebsart via die Benutzereingabevorrichtung 312 durch Bedienen als ausgewählte Betriebsart bereitstellen. In der manuell einstellbaren Betriebsart kann die Steuerung 304 dafür konfiguriert sein, das Kantenformungswerkzeug 116 in Bezug auf den Rahmen 102 basierend auf einer sekundären Eingangsgröße zu bewegen, die der Steuerung 304 bereitgestellt wird. Diese sekundäre Eingangsgröße wird ebenfalls mittels der Benutzereingabevorrichtung durch Bedienen 312 bereitgestellt, beispielsweise der Benutzereingabevorrichtung 312b, die als Joystick ausgeführt ist. Diese sekundäre Eingangsgröße kann die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 angeben. Entsprechend, beispielsweise, einer Geschwindigkeit und Auslenkung des Joysticks kann die Steuerung 304 das Kantenformungswerkzeug 116 in die Soll-Stellung in Bezug auf den Rahmen 102 bewegen.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die primäre Eingangsgröße, bereitgestellt als ausgewählte Betriebsart, eine Kick-out-Betriebsart umfassen, d. h. der Bediener kann die Kick-out-Betriebsart via die Benutzereingabevorrichtung 312 durch Bedienen auswählen. Sobald die Kick-out-Betriebsart ausgewählt ist, kann die Benutzereingabevorrichtung 312, beispielsweise die Benutzereingabevorrichtung 312b, d. h. der Joystick, vom Bediener aus der Neutralstellung in eine Stellung bewegt werden, die der vom Bediener gewünschten Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 entspricht. Diese Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 kann nun definiert, d. h. im Speicher 306 gespeichert werden, beispielsweise durch langes Drücken eines am Joystick angeordneten Schalters, wobei das lange Drücken nicht weniger als 3 Sekunden oder eine andere vorab definierte Zeit, je nach den spezifischen Anforderungen einer Anwendung, dauert.
Nachdem die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 im Speicher 306 der Steuerung 304 gespeichert worden ist, braucht der Bediener später lediglich einen Kick-Out-Befehl zu erteilen, beispielsweise durch kurzzeitiges Drücken des Schalters, d. h. durch einen kurzen Druck auf den Schalter am Joystick, für eine Dauer von etwa 1 Sekunde oder weniger, sodass die Steuerung 304 die zuvor gespeicherte Stellung, d. h. die vorab definierte Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116, aus dem Speicher 306 ausliest und dem Aktor 310 befiehlt, das Kantenformungswerkzeug 116 dementsprechend in die vorab definierte Soll-Stellung zu bewegen.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die primäre Eingangsgröße, bereitgestellt als ausgewählte Betriebsart, eine autonome Betriebsart umfassen, d. h. der Bediener kann die autonome Betriebsart via die Benutzereingabevorrichtung 312 durch Bedienen auswählen. Sobald die autonome Betriebsart ausgewählt ist, ist die Steuerung 304 dafür konfiguriert, die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 als Funktion der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 und der Tiefe der Belagsmaterial umfassenden Decke 200 zu bestimmen und das Kantenformungswerkzeug 116 aus seiner Ist-Stellung in die Soll-Stellung, wie von der Steuerung 304 bestimmt, zu bewegen. Um die Tiefe der Decke 200 aus Belagsmaterial zu erhalten, kann das Steuerungssystem 300, in einer Ausführungsform, überdies einen Tiefensensor 316 aufweisen, der sich an Bord entweder der Verdichtungsmaschine 100 oder einer anderen Maschine (nicht gezeigt) befindet, beispielsweise an Bord eines Bohlenfertigers, der üblicherweise bei einem Einbau eingesetzt wird. Dieser Tiefensensor 316 kann in Kommunikation mit der Steuerung 304 stehen, um an die Steuerung 304 ein Signal auszugeben, das die Tiefe der Decke 200 angibt. Wenn der Tiefensensor 316 sich auf einer Maschine befindet, die von der Verdichtungsmaschine 100 verschieden ist, kann er vorzugsweise in drahtloser Kommunikation mit der Steuerung 304 stehen.
Die hier offenbarte Funktion kann in der Steuerung 304 voreingestellt sein und kann mindestens eine vorab definierte Logik innehaben. Beispielsweise kann die Funktion im Speicher 306 als Verweistabelle gespeichert sein, auf die der Prozessor 308 bei der Bestimmung der Soll-Stellung zugreifen kann, und kann vorab berechnete Tabellen und/oder Kurven enthalten, die für verschiedene theoretische Modelle, logische, analytische, statistische, simulierte Modelle oder andere Test- und/oder Versuchsdaten mit Bezug auf die Berechnung der Soll-Stellung des Kantenformwerkzeugs 116 repräsentativ sein können.
4 veranschaulicht ein Verfahren 400 zum Steuern des Betriebs eines Kantenformungswerkzeugs 116, beispielsweise des mit der Verdichtungsmaschine 100 verbundenen Kantenformungswerkzeugs 116, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Im Schritt 402 umfasst das Verfahren 400 ein Bereitstellen eines Stellungssensors 302 zum Ausgeben der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 in Bezug auf einen Rahmen 102 der Verdichtungsmaschine 100. Weiterhin umfasst das Verfahren 400, im Schritt 404, ein Bereitstellen einer Steuerung 304 in Kommunikation mit dem Stellungssensor 302. Weiterhin umfasst das Verfahren 400, im Schritt 406, ein Empfangen, durch die Steuerung 304, der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 vom Stellungssensor 302. Im Schritt 408 umfasst das Verfahren 400 des Weiteren ein Bewegen, mittels der Steuerung 304, des Kantenformungswerkzeugs 116 aus seiner Ist-Stellung in eine Soll-Stellung, und zwar zumindest teilweise basierend auf der empfangenen Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116.
Die verschiedenen hier offenbarten Ausführungsformen sind im veranschaulichenden und erläuternden Sinn aufzufassen und sollten keineswegs als die vorliegende Offenbarung einschränkend ausgelegt werden. Sämtliche Bezugnahmen auf Verbindungen (z. B. zugeordnet, bereitgestellt, verbunden, gekoppelt und dergleichen) dienen lediglich dazu, dem Leser das Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu erleichtern; dadurch werden keine Einschränkungen geschaffen, insbesondere nicht hinsichtlich der Position, der Orientierung oder der Verwendung der hier offenbarten Vorrichtungen und/oder Verfahren. Daher sind etwaige Bezugnahmen auf Verbindungen im weiten Sinne auszulegen. Darüber hinaus lassen solche Bezugnahmen auf Verbindungen nicht unbedingt den Schluss zu, dass zwei Elemente direkt miteinander verbunden sind.
Außerdem sind sämtliche mit Zahlen im Zusammenhang stehenden Ausdrücke, wie etwa „erster“, „zweiter“, ohne darauf beschränkt zu sein, oder andere reguläre und/oder numerische Ausdrücke lediglich als Bezeichnungen aufzufassen, um dem Leser das Verständnis der verschiedenen Elemente, Ausführungsformen, Variationen und/oder Modifikationen der vorliegenden Offenbarung zu erleichtern; dadurch werden keinerlei Einschränkungen geschaffen, insbesondere nicht hinsichtlich der Reihenfolge oder Präferenz eines Elements, einer Ausführungsform, Variation und/oder Modifikation im Verhältnis zu oder gegenüber einem anderen Element, einer anderen Ausführungsform, Variation und/oder Modifikation.
Es versteht sich, dass einzelne Merkmale, die für eine Ausführungsform aufgezeigt oder beschrieben worden sind, mit einzelnen Merkmalen, die für eine andere Ausführungsform aufgezeigt oder beschrieben worden sind, kombiniert werden können. Die vorstehend beschriebene Implementierung schränkt in keiner Weise den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung ein. Daher versteht sich, dass, obwohl einige Merkmale aufgezeigt oder beschrieben sind, um die Verwendung der vorliegenden Offenbarung im Zusammenhang mit Funktionsbereichen zu veranschaulichen, solche Merkmale aus dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung entfallen können, ohne vom technischen Gedanken der vorliegenden Offenbarung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, abzuweichen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Bei einer Implementierung der hier offenbarten Ausführungsformen sind Hersteller von Verdichtungsmaschinen imstande, ein Steuerungssystem zum Steuern des Betriebs eines oder mehrerer Kantenformungswerkzeuge der Verdichtungsmaschine bereitzustellen. Bei Verwendung des Steuerungssystems 300 der vorliegenden Offenbarung können Bediener in Abhängigkeit vom gewünschten Komfort und basierend auf weiteren spezifischen Anforderungen einer Anwendung zwischen mindestens drei Betriebsarten wählen, nämlich zwischen der manuell einstellbaren Betriebsart, der Kick-Out-Betriebsart und der autonomen Betriebsart.
Bei einer Implementierung des Steuerungssystems 300 in Verdichtungsmaschinen kann das Kantenformen, beispielsweise bei hoher Variabilität, in der manuell einstellbaren Betriebsart durchgeführt werden, in der ein Bediener über eine angemessene Flexibilität verfügt, um das Kantenformungswerkzeug 116 manuell zu steuern, wobei die hohe Variabilität mitberücksichtigt wird. In anderen Fällen, beispielsweise bei mittlerer bis hoher Variabilität, können Bediener die Kick-Out-Betriebsart wählen. Die Kick-Out-Betriebsart kann dazu beitragen, ein Ermüden des Bedieners zu reduzieren, indem sie ermöglicht, dass der Bediener das Kantenformungswerkzeug 116 zwischen den Stellungen, in denen es mit der Decke 200 aus Belagsmaterial in Eingriff steht bzw. außer Eingriff ist, wechseln kann. In wiederum anderen Fällen, beispielsweise bei geringer bis mittlerer Variabilität, können Bediener die autonome Betriebsart wählen. Die autonome Betriebsart kann dazu beitragen, ein Ermüden des Bedieners weiter zu reduzieren, indem sie manuelle Eingriffe überflüssig macht und der Steuerung 304 ermöglicht, die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 als Funktion der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs 116 und der Tiefe der Decke 200 zu bestimmen. Danach kann die Steuerung 304 das Kantenformungswerkzeug 116 aus seiner Ist-Stellung in die zuvor von ihr bestimmte Soll-Stellung bewegen.
Obwohl Aspekte der vorliegenden Offenbarung insbesondere mit Bezug auf die vorstehenden Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, versteht sich für den Fachmann, dass durch Modifikation der offenbarten Maschinen, Systeme, Verfahren und Prozesse verschiedene weitere Ausführungsformen in Betracht gezogen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzbereich des Offenbarten abzukommen. Es versteht sich, dass derartige Ausführungsformen in den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung, wie aufgrund der Ansprüche und Äquivalente davon bestimmt, fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8500363 [0003]

Claims

Steuerungssystem zum Steuern des Betriebs eines Kantenformungswerkzeugs in Verbindung mit einer Verdichtungsmaschine, wobei das Steuerungssystem Folgendes umfasst: einen Stellungssensor zum Ausgeben der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs in Bezug auf einen Rahmen der Verdichtungsmaschine; eine Steuerung, die mit dem Stellungssensor in Kommunikation steht, wobei die Steuerung dafür konfiguriert ist, die Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs vom Stellungssensor zu empfangen und das Kantenformungswerkzeug aus seiner Ist-Stellung in eine Soll-Stellung zu bewegen, und zwar zumindest teilweise basierend auf der empfangenen Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, weiter mindestens eine Benutzereingabevorrichtung in Kommunikation mit der Steuerung umfassend, wobei die Benutzereingabevorrichtung bedienbar ist, um für die Steuerung mindestens eine Art von Eingabe bereitzustellen, um das Kantenformungswerkzeug aus seiner Ist-Stellung in die Soll-Stellung zu bewegen.
Steuerungssystem nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine Art von Benutzereingabe eine primäre Eingangsgröße umfasst, wobei die primäre Eingangsgröße eine Betriebsart angibt, die aus mehreren Betriebsarten für die Steuerung ausgewählt ist.
Steuerungssystem nach Anspruch 3, wobei die Betriebsart eine umfasst von einer manuell einstellbaren Betriebsart, in der die Steuerung dafür konfiguriert ist, das Kantenformungswerkzeug in Bezug auf den Rahmen basierend auf einer sekundären Eingangsgröße zu bewegen, die für die Steuerung bereitgestellt wird, wobei die sekundäre Eingangsgröße mittels der Benutzereingabevorrichtung durch Bedienen bereitgestellt wird und die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs angibt; einer Kick-out-Betriebsart, in der die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs von einem Benutzer unter Verwendung der Benutzereingabevorrichtung vorab definiert und in der Steuerung voreingestellt wird und die Steuerung in Reaktion auf einen Kick-Out-Befehl, welcher der Steuerung mittels der Benutzereingabevorrichtung bereitgestellt wird, das Kantenformungswerkzeug in die vorab definierte Soll-Stellung bewegt; und einer autonomen Betriebsart, in der die Steuerung dafür konfiguriert ist, die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs als Funktion der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs und der Tiefe einer Belagsmaterial umfassenden Decke zu bestimmen, wobei die Funktion in der Steuerung voreingestellt ist und mindestens eine vorab definierte Logik innehat; und das Kantenformungswerkzeug aus seiner Ist-Stellung in die Soll-Stellung, wie von der Steuerung bestimmt, zu bewegen.
Steuerungssystem nach Anspruch 4, wobei das Steuerungssystem weiter einen Tiefensensor aufweist, der sich an Bord entweder der Verdichtungsmaschine oder einer anderen Maschine befindet, wobei der Tiefensensor mit der Steuerung in Kommunikation steht, um an die Steuerung ein Signal auszugeben, das die Tiefe der Decke angibt.
Steuerungssystem nach Anspruch 5, wobei die Steuerung Folgendes umfasst: einen Prozessor in unabhängiger Kommunikation mit dem Stellungssensor und dem Tiefensensor; und einen Aktor, der mit dem Prozessor in Kommunikation steht und mit dem Kantenformungswerkzeug gekoppelt ist, wobei der Aktor dafür eingerichtet ist, die Bewegung des Kantenformungswerkzeugs in Bezug auf den Rahmen anzutreiben.
Steuerungssystem nach Anspruch 6, wobei der Aktor entweder ein Dreh-Stellantrieb oder ein Linear-Stellantrieb ist.
Verdichtungsmaschine umfassend: einen Rahmen; ein Kantenformungswerkzeug, das beweglich an den Rahmen gekoppelt ist; und ein Steuerungssystem zum Steuern des Betriebs des Kantenformungswerkzeugs, wobei das Steuerungssystem Folgendes umfasst: einen Stellungssensor zum Ausgeben der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs in Bezug auf einen Rahmen der Verdichtungsmaschine; eine Steuerung, die mit dem Stellungssensor in Kommunikation steht, wobei die Steuerung dafür konfiguriert ist, die Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs vom Stellungssensor zu empfangen und das Kantenformungswerkzeug aus seiner Ist-Stellung in eine Soll-Stellung zu bewegen, und zwar zumindest teilweise basierend auf der empfangenen Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs.
Verdichtungsmaschine nach Anspruch 8, weiter eine Benutzereingabevorrichtung in Kommunikation mit der Steuerung umfassend, wobei die Benutzereingabevorrichtung bedienbar ist, um für die Steuerung mindestens eine Art von Eingabe bereitzustellen, um das Kantenformungswerkzeug aus seiner Ist-Stellung in die Soll-Stellung zu bewegen.
Verdichtungsmaschine nach Anspruch 9, wobei die mindestens eine Art von Benutzereingabe eine primäre Eingangsgröße umfasst, wobei die primäre Eingangsgröße eine Betriebsart angibt, die aus mehreren Betriebsarten für die Steuerung ausgewählt ist.
Verdichtungsmaschine nach Anspruch 10, wobei die Betriebsart eine umfasst von einer manuell einstellbaren Betriebsart, in der die Steuerung dafür konfiguriert ist, das Kantenformungswerkzeug in Bezug auf den Rahmen basierend auf einer sekundären Eingangsgröße zu bewegen, die für die Steuerung bereitgestellt wird, wobei die sekundäre Eingangsgröße die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs angibt; einer Kick-out-Betriebsart, in der die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs von einem Benutzer vorab definiert und in der Steuerung voreingestellt wird und die Steuerung in Reaktion auf einen Kick-Out-Befehl, welcher der Steuerung bereitgestellt wird, das Kantenformungswerkzeug in die vorab definierte Soll-Stellung bewegt; und einer autonomen Betriebsart, in der die Steuerung dafür konfiguriert ist, die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs als Funktion der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs und der Tiefe einer Belagsmaterial umfassenden Decke zu bestimmen, wobei die Funktion in der Steuerung voreingestellt ist und mindestens eine vorab definierte Logik innehat; und das Kantenformungswerkzeug aus seiner Ist-Stellung in die Soll-Stellung, wie von der Steuerung bestimmt, zu bewegen.
Verdichtungsmaschine nach Anspruch 11, wobei das Steuerungssystem weiter einen Tiefensensor aufweist, der sich an Bord entweder der Verdichtungsmaschine oder einer anderen Maschine befindet, wobei der Tiefensensor mit der Steuerung in Kommunikation steht, um an die Steuerung ein Signal auszugeben, das die Tiefe der Decke angibt.
Verdichtungsmaschine nach Anspruch 12, wobei die Steuerung Folgendes aufweist: einen Prozessor in unabhängiger Kommunikation mit dem Stellungssensor und dem Tiefensensor; und einen Aktor, der mit dem Prozessor und dem Kantenformungswerkzeug in Kommunikation steht, wobei der Aktor dafür eingerichtet ist, die Bewegung des Kantenformungswerkzeugs in Bezug auf den Rahmen anzutreiben.
Verdichtungsmaschine nach Anspruch 13, wobei der Aktor entweder ein Dreh-Stellantrieb oder ein Linear-Stellantrieb ist.
Verdichtungsmaschine nach Anspruch 8, wobei die Verdichtungsmaschine entweder ein Walzenzug oder eine Gummiradwalze ist.
Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Kantenformungswerkzeugs in Verbindung mit einer Verdichtungsmaschine, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Stellungssensors zum Ausgeben der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs in Bezug auf einen Rahmen der Verdichtungsmaschine, Bereitstellen einer Steuerung in Kommunikation mit dem Stellungssensor; Empfangen, durch die Steuerung, der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs vom Stellungssensor; und Bewegen, mittels der Steuerung, des Kantenformungswerkzeugs aus seiner Ist-Stellung in eine Soll-Stellung, und zwar zumindest teilweise basierend auf der empfangenen Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs.
Verfahren nach Anspruch 16, weiter ein Bereitstellen eine Benutzereingabevorrichtung in Kommunikation mit der Steuerung umfassend, wobei die Benutzereingabevorrichtung bedienbar ist, um für die Steuerung mindestens eine Art von Eingabe bereitzustellen, um das Kantenformungswerkzeug aus seiner Ist-Stellung in die Soll-Stellung zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 17, weiter ein Bereitstellen einer primären Eingangsgröße via die Benutzereingabevorrichtung umfassend, wobei die primäre Eingangsgröße eine Betriebsart angibt, die aus mehreren Betriebsarten für die Steuerung ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Auswählen der Betriebsart umfasst, eine auszuwählen aus einer manuell einstellbaren Betriebsart, in der die Steuerung dafür konfiguriert ist, das Kantenformungswerkzeug in Bezug auf den Rahmen basierend auf einer sekundären Eingangsgröße zu bewegen, die für die Steuerung bereitgestellt wird, wobei die sekundäre Eingangsgröße die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs angibt; einer Kick-out-Betriebsart, in der die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs von einem Benutzer vorab definiert und in der Steuerung voreingestellt wird und die Steuerung in Reaktion auf einen Kick-Out-Befehl, welcher der Steuerung bereitgestellt wird, das Kantenformungswerkzeug in die vorab definierte Soll-Stellung bewegt; und einer autonomen Betriebsart, in der die Steuerung dafür konfiguriert ist, die Soll-Stellung des Kantenformungswerkzeugs als Funktion der Ist-Stellung des Kantenformungswerkzeugs und der Tiefe einer Belagsmaterial umfassenden Decke zu bestimmen, wobei die Funktion in der Steuerung voreingestellt ist und mindestens eine vorab definierte Logik innehat; und das Kantenformungswerkzeug aus seiner Ist-Stellung in die Soll-Stellung, wie von der Steuerung bestimmt, zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 19, weiter einen Tiefensensor an Bord entweder der Verdichtungsmaschine oder einer anderen Maschine umfassend, wobei der Tiefensensor mit der Steuerung in Kommunikation steht, um an die Steuerung ein Signal auszugeben, das die Tiefe der Decke angibt.