DE102020103790A1

DE102020103790A1 - Fahrtsteuersysteme und -verfahren für baumaschinen unter verwendung einer hebezylindersteuerung

Info

Publication number: DE102020103790A1
Application number: DE102020103790.2A
Authority: DE
Inventors: Brian J. Schlenker; Jason W. Muir; Derek P. Nieuwsma
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2020-02-13
Publication date: 2020-08-20
Also published as: CN111560827B; CN111560827A; US11193246B2; US20200263366A1

Abstract

Eine Maschine (10) für Straßenarbeiten umfasst einen Rahmen (12), eine Vielzahl von Bodeneingriffseinheiten (16), eine Vielzahl von vertikal beweglichen Schenkeln (18), die die Vielzahl von Bodeneingriffseinheiten mit dem Rahmen verbinden, ein Hydrauliksystem (114) zum Steuern der Höhen der Vielzahl von vertikal beweglichen Schenkeln, Drucksensoren (126) zum Erfassen von Hydraulikdruckwerten in der Vielzahl von vertikal beweglichen Schenkeln und eine Steuerung (132), die so konfiguriert ist, dass sie ein Steuersignal in Reaktion auf ein Signal, das von den Drucksensoren empfangen wird, erzeugt. Ein Verfahren zur Fahrsteuerung kann das Einstellen einer Lage der Maschine in Reaktion auf erfasste Druckwerte umfassen.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Anmeldung betrifft im Allgemeinen, jedoch nicht einschränkend, Fahrtsteuersysteme und -verfahren für Baumaschinen, wie z. B. Kaltfräsmaschinen und Bodenstabilisierer, die zum Entfernen oder Rekultivieren von gepflasterten Oberflächen verwendet werden können. Insbesondere betrifft die vorliegende Anmeldung Steuersysteme, die zum Einstellen der Bewegung von mehrschenkeligen Propulsoren für solche Maschinen verwendet werden.
Hintergrund
Kaltfräsmaschinen können verwendet werden, um alte oder abgenutzte Straßenbeläge von Oberflächen wie Fahrbahnen und Parkplätzen zu entfernen. Bodenstabilisierer können zum Rekultivieren von altem oder abgenutztem Straßenbelag für eine Wiederverwendung auf den Oberflächen verwendet werden. Die Oberflächen können sich über unebenes Terrain erstrecken. Dabei können diese Maschinen Systeme zum Einstellen der vertikalen Höhe der Maschine und ein daran angebrachtes Drehschneidwerkzeug beinhalten, um beispielsweise die Schnitttiefe während eines Fräsvorgangs zu steuern und um während des Transportes ein reibungsloses Fahrverhalten für den Bediener zu schaffen.
Das US-Patent Nr. 9,956,842 von Muir et al., mit dem Titel „System and Method for Controlling Stability of Milling Machines“ und die Veröffentlichung Nr. US 2007/0098494 von Mares offenbart Baumaschinen für Straßenarbeiten.
Kurzdarstellung der Erfindung
Eine Maschine für Straßenarbeiten kann einen Rahmen, eine Vielzahl von Bodeneingriffseinheiten, eine Vielzahl von vertikal beweglichen Schenkeln, wobei jeder Schenkel eine der Vielzahl von Bodeneingriffseinheiten mit dem Rahmen verbindet, ein Hydrauliksystem zum Steuern einer Höhe eines jeden der Vielzahl von vertikal beweglichen Schenkeln, einen Drucksensor zum Erfassen eines Hydraulikdrucks in zumindest einem der Vielzahl von vertikal beweglichen Schenkeln und eine Steuerung umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie ein Steuersignal in Reaktion auf ein Signal, das von dem Drucksensor empfangen wird, erzeugt.
Ein Verfahren zur Fahrtsteuerung einer Baumaschine mit einem Antriebssystem, das mehrere unabhängige Propulsoren beinhaltet, die jeweils an einer hydraulischen Hebevorrichtung montiert sind, kann das Durchqueren einer Bodenoberfläche mit einer sich ändernden Topographie mit den mehreren unabhängigen Propulsoren, Erfassen einer Änderung des Hydraulikdrucks in einer oder mehreren der hydraulischen Hebevorrichtungen in Reaktion auf die sich ändernde Topographie, Erzeugen eines Drucksignals entsprechend der erfassten Änderung des Hydraulikdrucks und Ausgeben einer Antwort durch eine Steuerung der Baumaschine, anhand der ein Status der Baumaschine ermittelt werden kann, umfassen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Seitenansicht einer Kaltfräsmaschine, die ein Frässystem, ein Anti-Slabbing-System, ein Fördersystem und eine Vielzahl von an Hubsäulen befestigte Transportvorrichtungen zeigt.
2 ist ein schematisches Diagramm eines Steuersystems für die Kaltfräsmaschine von 1, die eine Steuerung in Kommunikation mit einer Hubsäulenposition und Drucksensoren und einem Neigungssensor darstellt.
3 ist ein schematisches Diagramm eines Hydrauliksystems für die Hubsäulen der Kaltfräsmaschine von 1 und 2, das eine Vielzahl von hydraulischen Hubzylindern und eine Vielzahl von Hydraulikdrucksensoren beinhaltet.
4 ist eine schematische Darstellung einer Drehung der Kaltfräsmaschine von 1 um eine Längsachse.
5 ist eine schematische Darstellung einer Drehung der Kaltfräsmaschine von 1 um eine Querachse.
6 ist eine schematische Darstellung eines Steuerpults, das Druck- und Positionsstatus einer Vielzahl von hydraulischen Hubzylindern anzeigt.

Ausführliche Beschreibung
1 ist eine schematische Seitenansicht einer Kaltfräsmaschine 10, die einen Rahmen 12 zeigt, mit dem die Energiequelle 14 und Transportvorrichtungen (Propulsoren) 16 verbunden werden können. Die Transportvorrichtungen 16 sind über Hubsäulen 18 mit dem Rahmen 12 verbindbar. Das Fräsaggregat 20 kann beispielsweise mit der Unterseite des Rahmens 12 zwischen den Transportvorrichtungen 16 verbunden werden. Obwohl die vorliegende Anmeldung anhand einer Kaltfräsmaschine mit einer Fräswalze und Förderern beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung auf andere Maschinentypen anwendbar, die auf einzeln drehbare, Antriebsvorrichtungen, wie z. B. Bodenstabilisierer, montiert sind.
Der Rahmen 12 kann sich längswärts zwischen einem ersten Ende 12A und einem zweiten Ende 12B entlang einer Rahmenachse A erstrecken. Die Energiequelle 14 kann in einer beliebigen Anzahl von verschiedenen Formen bereitgestellt sein, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf interne Verbrennungsmotoren, interne Otto- und Dieseltaktverbrennungsmotoren, Elektromotoren, Hybridmotoren und dergleichen. Die Leistung von der Energiequelle 14 kann auf verschiedene Komponenten und Systeme der Maschine 10, wie z. B. die Transportvorrichtungen 16 und das Fräsaggregat 20, übertragen werden.
Der Rahmen 12 kann über Hubsäulen 18 von den Transportvorrichtungen 16 getragen werden. Bei den Transportvorrichtungen 16 kann es sich um jegliche Art von Bodeneingriffsvorrichtung handeln, die es ermöglicht, die Kaltfräsmaschine 10 über eine Bodenfläche, z. B. eine gepflasterte Straße oder einen Boden, der bereits von der Kaltfräsmaschine 10 bearbeitet wurde, zu bewegen. Beispielsweise sind Transportvorrichtungen 16 in dem dargestellten Beispiel als Kettenanordnungen oder Raupen konfiguriert. In anderen Beispielen können die Transportvorrichtungen 16 aber auch als Räder, wie z. B. befüllbare Reifen, konfiguriert sein. Die Transportvorrichtungen 16 können so konfiguriert sein, dass sie die Kaltfräsmaschine 10 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung entlang der Bodenfläche in Richtung der Achse A bewegen. Die Hubsäulen 18 können so konfiguriert sein, dass sie den Rahmen 12 relativ zu den Transportvorrichtungen 16 und dem Boden anheben und senken. Die Hubsäulen 18 können drehbar konfiguriert sein, um eine Lenkung für die Kaltfräsmaschine 10 vorzusehen.
Die Kaltfräsmaschine 10 kann vier Transportvorrichtungen 16 umfassen: eine vordere linke Transportvorrichtung, eine vordere rechte Transportvorrichtung, eine hintere linke Transportvorrichtung und eine hintere rechte Transportvorrichtung, die jeweils mit einer der Hubsäulen 18 verbindbar sind. D. h., es können zwei zusätzliche Transportvorrichtungen 16 vorgesehen sein, die mit den beiden in 1 dargestellten Antriebsvorrichtungen 16, wie in 3 und 4 erkennbar, weiter in die Ebene der 1 fluchten. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Anzahl von Antriebsvorrichtungen beschränkt. Hubsäulen 18 können zum Anheben und Senken des Rahmens 12 vorgesehen werden, um z. B. die Frästiefe der Fräswalze 22 zu steuern und die Kaltfräsmaschine 10 an Hindernisse auf dem Boden anzupassen. Die Hubsäulen 18 können, wie hierin beschrieben, mit einem Hydrauliksystem, wie z. B. dem Hydrauliksystem 114 in 3, verbunden werden, das von einer Steuerung 132 betrieben werden kann, die eine Rückkopplung von den Hydraulikdrucksensoren 126, dem Neigungssensor 112, den Positionssensoren 122 oder Kombinationen davon empfängt, wie in 2 bis 4 dargestellt.
Die Kaltfräsmaschine 10 kann ferner ein mit dem Rahmen 12 verbundenes Fräsaggregat 20 beinhalten. Das Fräsaggregat 20 kann eine drehbare Fräswalze 22 umfassen, die betriebsfähig mit der Energiequelle 14 verbunden ist. Die Fräswalze 22 kann eine Vielzahl von auf ihr angeordneten Schneidwerkzeugen, wie z. B. Meißel, beinhalten. Die Fräswalze 22 ist um eine Walzen- oder Gehäuseachse B drehbar, die sich in einer zur Rahmenachse A senkrechten Richtung in die Ebene der 1 erstreckt. Da sich die drehbare Fräswalze 22 dreht oder um die Walzenachse B bzw. rotiert, können die Schneidwerkzeuge in die Arbeitsfläche 24, wie z. B. Asphalt und Beton, von vorhandenen Fahrbahnen, Brücken, Parkplätzen und dergleichen eingreifen. Beim Eingriff der Schneidwerkzeuge in die Arbeitsfläche 24 tragen die Schneidwerkzeuge Schichten von Werkstücken ab, die eine Arbeitsfläche, wie z. B. gehärteten Schmutz, Gestein oder Straßenbelag, bilden. Durch die Drehbewegung der rotierbaren Trommel 22 und der Schneidwerkzeuge wird das Material der Arbeitsfläche 24 an das Fördersystem 26 weitergeleitet.
Das Fräsaggregat 20 kann ferner ein Walzengehäuse 28 umfassen, das eine Kammer zur Aufnahme der Fräswalze 22 bildet. Das Walzengehäuse 28 kann vordere und hintere Wände und eine obere Abdeckung beinhalten, die oberhalb der Fräswalze 22 angeordnet ist. Ferner kann das Walzengehäuse 28 seitliche Abdeckungen bzw. Seitenplatten 29 (siehe Seitenplatten 124 von 2) links und rechts der Fräswalze 22 in Bezug auf eine Laufrichtung der Kaltfräsmaschine 10 beinhalten. Das Walzengehäuse 28 kann zum Boden hin offen sein, sodass die Fräswalze 22 vom Walzengehäuse 28 aus in den Boden eingreifen kann. Ferner kann das Walzengehäuse 28 für Wartung, Reparatur und Transport aus dem Rahmen 12 entfernt werden.
In Ausführungsformen, die für Bodenstabilisierer anwendbar sind, kann das Walzengehäuse 28 so konfiguriert sein, dass es eine Fräswalze 22 enthält und eine Mischkammer bildet. Die Fräswalze 22 kann daher so konfiguriert sein, dass sie während des Fahrens der Maschine eine Arbeitsfläche berührt, um die Arbeitsfläche zu rekultivieren und/oder zu pulverisieren, beispielsweise durch Mischen von rekultivierter Erde oder Straßenbelagmaterial mit diversen Additiven oder Zuschlagstoffen, die auf der Arbeitsfläche abgelagert sind. So kann ein Bodenstabilisierer der vorliegenden Anmeldung Systeme zum Aufbringen eines Additivs, wie z. B. Portland-Zement, Kalk, Flugasche, Zementbrennofenstaub usw., auf die Arbeitsflächen während der Rekultivierungs- oder Pulverisierungsvorgänge beinhalten.
Die Kaltfräsmaschine 10 kann ferner eine Bedienerstation bzw. -plattform 30 beinhalten, die ein Steuerpult 32 zum Eingeben von Befehlen an das Steuersystem 100 (2) zur Steuerung der Kaltfräsmaschine 10 und zum Ausgeben von Informationen, die sich auf einen Betrieb der Kaltfräsmaschine 10 beziehen, beinhaltet. Ein Bediener der Kaltfräsmaschine 10 kann somit Steuer- und Überwachungsfunktionen des Kaltfräsmaschine 10 von der Plattform 30 aus durchführen, z. B. durch Beobachten verschiedener Daten, die von an der Kaltfräsmaschine 10 befindlichen Sensoren, wie beispielsweise hydraulischen Drucksensoren 126, Neigungssensor 112 und Positionssensoren 122, ausgegeben werden. In 6 ist beispielsweise ein exemplarischer Bildschirm eines Steuerpults 190 dargestellt, der so konfiguriert sein kann, dass er Hydraulikzylinderdruck und Hydraulikkolbenposition von Stellgliedern für die Hubsäulen 18 zeigt. Ferner kann das Steuerpult 32 Steuerelemente zum Bedienen von Transportvorrichtungen 16 und eines Hydrauliksystems, wie beispielsweise des Hydrauliksystems 114 von 3, das den Hubsäulen 18 zugeordnet ist, beinhalten.
Ein Anti-Slabbing-System 34 ist mit dem Walzengehäuse 28 verbindbar und kann eine (in 1 nicht sichtbare) nach oben gerichtete Grundplatte, die sich über eine Vorderseite der Schneidkammer erstreckt, einen nach vorne vorstehenden Pflug 36 zum Schieben von auf der Arbeitsfläche 24 aufliegendem Schüttgut und eine Vielzahl von Kufen 38 beinhalten.
Das Fördersystem 26 kann einen Primärförderer 40A und einen Sekundärförderer 40B umfassen. Der Primärförderer 40A kann vor der Fräswalze 22 positioniert werden und mit der Grundplatte des Anti-Slabbing-Systems 34 verbunden und auf dieser getragen werden. Der Primärförderer 40A kann von der Arbeitsfläche 24 abgeschnittenes Material über die Fräswalze 22 dem Sekundärförderer 40B zuführen, der vor dem Rahmenende 12A vorspringt. Der Positioniermechanismus 42 kann mit dem Sekundärförderer 40B verbunden sein, um eine linke, rechte, auf- und abgehende Positionssteuerung des Sekundärförderers 40B zu ermöglichen. Der Sekundärförderer 40B kann die entfernte Arbeitsfläche 24 in eine Aufnahme, wie z. B. den Kasten eines Muldenkippers, ablegen. Bei anderen Baumaschinen, wie z. B. Bodenstabilisierer-Ausführungsformen, kann auf die Förderer 40A und 40B verzichtet werden.
Die Kaltfräsmaschine 10 sowie andere exemplarische Straßenbaumaschinen, wie z. B. Bodenstabilisierer, können weitere, in den Zeichnungen nicht dargestellte Komponenten beinhalten, die hier nicht näher beschrieben werden. Beispielsweise kann die Kaltfräsmaschine 10 ferner einen Kraftstofftank, ein Kühlsystem, ein Fräsfluidsprühsystem, verschiedene Arten von Schaltungen usw. beinhalten.
Die Kaltfräsmaschine 10 kann die Arbeitsfläche 24 so überfahren, dass die vorderen Transportvorrichtungen 16 über die Arbeitsfläche 24 rollen. Die Kaltfräsmaschine 10 kann so konfiguriert sein, dass sie die Arbeitsfläche 24 von einer Straße derart abnimmt, dass eine planierte Oberfläche hinterlassen wird. Die hinteren Transportvorrichtungen 16 können auf der planierten Oberfläche abrollen, wobei das Fräsaggregat 20 eine Kante des Materials der Arbeitsfläche 24 zwischen den eingefrästen und nicht eingefrästen Oberflächen der Arbeitsfläche 24 erzeugt. Die eingefräste Oberfläche kann eine Oberfläche, aus der das Straßenbelagmaterial vollständig entfernt wurde, oder eine Oberfläche aus Straßenbelagmaterial, aus der eine oberste Schicht aus Straßenbelagmaterial entfernt wurde, oder eine Oberfläche umfassen, die Material umfasst, das durch das Fräsaggregat 20 gemischt ist.
Die Kaltfräsmaschine 10 kann in Vorwärtsrichtung (von links nach rechts in Bezug auf 1) verfahrbar konfiguriert sein, um die Arbeitsfläche 24 zu entfernen. Das Anti-Slabbing-System 34 kann über die Oberseite der Arbeitsfläche 24 fahren, um zu verhindern bzw. zu hemmen, dass die Arbeitsfläche 24 während des Betriebs zum Entfernen der Arbeitsfläche 24 vorzeitig abgetragen wird. Die Fräswalze 22 kann hinter dem Anti-Slabbing-System 34 zum Angriff an der Arbeitsfläche 24 folgen. Die Fräswalze 22 kann so konfiguriert sein, dass sie sich in Bezug auf die 1 gegen den Uhrzeigersinn dreht, sodass Material der Arbeitsfläche 24 durch Schneidzähne bzw. -meißel der Fräswalze 22 aufstaubar und in kleine Stücke zerlegbar ist. Das Anti-Slabbing-System 34 kann so konfiguriert sein, dass es Stücke der Arbeitsfläche 24 innerhalb des Walzengehäuses 28 aufnimmt. Abgetragene Teile der Arbeitsfläche 24 können auf den Primärförderer 40A hochgeschoben und z. B. mittels eines Endlosbands an den Sekundärförderer 40B weitergeleitet werden. Der Sekundärförderer 40B kann vor dem vorderen Rahmenende 12A nach vorne auskragend sein, um über einem Sammelgefäß, z. B. den Kasten eines Müllkippers, positioniert zu werden.
Beim Überfahren der Arbeitsfläche 24 können entweder mit der in einem Betriebsmodus in die Arbeitsfläche 24 eingreifenden Fräswalze 22 oder mit der Fräswalze 22, die in einem Transportmodus zurückgezogen ist, Transportvorrichtungen 16 auf Hindernisse treffen, wie z. B. Vertiefungen oder Vorsprünge, die von den Transportvorrichtungen 16 überfahren werden. Durch solche Hindernisse können Stangen oder Kolben der Hubsäulen 18 in einen Zylinder der Hubsäulen 18 hineingeschoben werden oder sich weiter aus dem Zylinder erstrecken. Manchmal können diese Bewegungen für einen Bediener der Kaltfräsmaschine 10, wie z. B. die in der Bedienerplattform 30 angeordneten, holprig sein oder können einen von der Fräswalze 22 erzeugten Schnitt gegebenenfalls stören. In einem Transportmodus, bei dem die Fräswalze 22 von der Arbeitsfläche 24 angehoben wird und die Kaltfräsmaschine 10 mit höherer Geschwindigkeit an eine andere Stelle gefahren wird, um die Fräsbearbeitung durchzuführen oder auf einen Transportwagen zum Transport aufgeladen zu werden, können diese Bewegungen insbesondere holprig sein.
Die vorliegende Anmeldung ist auf Systeme und Verfahren zur Überwachung und Steuerung von Bewegungen der Hubsäulen 18 gerichtet, um z. B. den Komfort des Bedieners zu erhöhen, indem holprige oder plötzliche Bewegungen der Hubsäulen 18 verringert werden, um die Ausrichtung des Rahmens 12 beizubehalten und gewünschte Schnitteigenschaften aufrechtzuerhalten. Insbesondere kann die Ausgabe der Drucksensoren 126 allein oder in Kombination mit der Ausgabe des Neigungssensors 112, der zum Überwachen des Schneidens der Fräswalze 22 verwendet werden kann, und/oder Positionssensoren 122, die zum Bestimmen der Länge der Hubsäulen 18 verwendet werden können, verwendet werden, oder um die Ausrichtung des Rahmens 12 und der Kaltfräsmaschine 10 entweder durch eine Bedienerinteraktion oder durch eine Bedienung einer Systemsteuerung zu verändern.
2 ist eine Darstellung des Steuersystems 100 für die Kaltfräsmaschine 10. Die Steuerung der Kaltfräsmaschine 10 kann durch ein oder mehrere eingebettete oder integrierte Steuerelemente 132 der Kaltfräsmaschine 10 verwaltet werden. Die Steuerung 132 kann einen oder mehrere Prozessoren, Mikroprozessoren, Mikrocontroller, elektronische Steuermodule (ECMs), elektronische Steuerungen (ECUs) oder jedes andere geeignete Mittel zur elektronischen Steuerung der Funktionalität der Kaltfräsmaschine 10 umfassen.
Die Steuerung 132 kann so konfiguriert sein, dass sie nach einem vorgegebenen Algorithmus oder Anweisungssatz zur Steuerung der Kaltfräsmaschine 10 auf Basis von verschiedenen Betriebszuständen der Kaltfräsmaschine 10, z. B. auf einer Ausgabe der Drucksensoren 126, der Positionssensoren 122 und des Neigungssensors 112 basierend, arbeitet. Ein solcher Algorithmus oder Anweisungssatz kann in einer Datenbank 134 gespeichert werden und in einen Bordspeicher der Steuerung 132 eingelesen werden oder auf ein(en) für die Steuerung 132 zugängliches Speichermedium oder Speicher, z. B. in Form einer Diskette, einer Festplatte, eines optischen Mediums, eines Direktzugriffsspeichers (RAM), eines Nur-Lese-Speichers (ROM) oder jedes andere geeignete, auf dem Gebiet gebräuchliche, computerlesbare Speichermedium (jeweils „Datenbank“ genannt) vorprogrammiert werden.
Die Steuerung 132 kann mit dem Antriebsaggregat 136 und verschiedenen anderen Komponenten, Systemen oder Untersystemen der Kaltfräsmaschine 10 elektrisch verbunden oder dergleichen verbunden sein. Das Antriebsaggregat 136 kann neben anderen Elementen (wie z. B. einer Energiequelle 14 von 1) einen Motor oder einen Hydraulikmotor umfassen. Über eine solche Verbindung kann die Steuerung 132 von Sensoren, wie Drucksensoren 126, Neigungssensor 112 und Positionssensoren 122 und dergleichen, Daten zu den aktuellen Betriebsparametern der Kaltfräsmaschine 10 empfangen. In Reaktion auf eine solche Eingabe kann die Steuerung 132 verschiedene Bestimmungen durchführen und Ausgabesignale aussenden, die den Ergebnissen solcher Bestimmungen entsprechen oder Aktionen entsprechen, die durchgeführt werden müssen, wie z. B. für die Umsetzung einer Vor- und Rückwärtsbewegung mittels Bodeneingriffseinheiten (wie der Transportvorrichtungen 16 von 1) oder von auf- und abgehenden Bewegungen der Hubsäulen 18.
Die Steuerung 132, einschließlich der Bedienerschnittstelle 138, kann verschiedene Ausgabegeräte, wie z. B. Bildschirme, Videoanzeigen, Monitore und dergleichen beinhalten, mit denen Informationen, Warnmeldungen, Daten, wie z. B. Text, Zahlen, Grafik, Symbole und dergleichen, hinsichtlich des Status der Kaltfräsmaschine 10 angezeigt werden können. Die Steuerung 132, einschließlich der Bedienerschnittstelle 138, kann zusätzlich eine Vielzahl von Eingangsschnittstellen zum Empfangen von Informationen und Befehlssignalen von verschiedenen Schaltern und Sensoren, die der Kaltfräsmaschine 10 zugeordnet sind, und eine Vielzahl von Ausgabeschnittstellen zum Senden von Steuersignalen an verschiedene Stellglieder, die der Kaltfräsmaschine 10 zugeordnet sind, beinhalten. Die Steuerung 132 bei geeigneter Programmierung viele zusätzliche, gleichartige oder gänzlich unterschiedliche Funktionen haben, wie auf dem Gebiet hinlänglich bekannt.
Im Hinblick auf die Eingabe kann die Steuerung 132 Signale oder Daten von der Bedienerschnittstelle 138 (wie beispielsweise an dem Steuerpult 32 von 1), Drucksensoren 126, Positionssensoren 122, Seitenplattensensoren 140 und dergleichen empfangen. Wie in dem in 2 dargestellten Beispiel zu erkennen ist, kann die Steuerung 132 Signale von der Bedienerschnittstelle 138 empfangen. Solche Signale, die durch die Steuerung 132 von der Bedienerschnittstelle 138 empfangen werden, können ein Signal zum Anheben aller Schenkel und ein Signal zum Senken aller Schenkel beinhalten. Die vorderen Schenkel 118 (z. B. Hubsäulen 18 von 1) können in manchen Ausführungsformen einzeln gesteuert werden, während die hinteren Schenkel 118 gemeinsam indirekt auf Basis von Bewegungen der vorderen Schenkel gesteuert werden. Die Steuerung 132 kann auch Positions- und/oder Längendaten von jedem Positionssensor 122 empfangen. Wie bereits erwähnt, können solche Daten Informationen über die Längen L1 bis L4 (6) der Schenkel 118 oder das Ausmaß der Ausfahrens oder Zurückziehens des Schenkels 118 beinhalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die Steuerung 132 kann auch Daten von einem oder mehreren Seitenplattensensoren 140 empfangen. Diese Daten können Informationen über die vertikale Position der Seitenplatte 124 (z. B. Seitenplatte 29) und/oder darüber, ob die Seitenplatte 124 mit der Oberfläche 102 in Berührung steht, beinhalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Die Steuerung 132 kann auch Daten von anderen Steuerungen, dem Gradienten- und Neigungssystem 142 für die Kaltfräsmaschine 10, der Bedienerschnittstelle 138 und dergleichen empfangen. In den Beispielen kann eine weitere Steuerung Informationen über den Betriebsstatus der Kaltfräsmaschine 10 an die Steuerung 132 liefern. In anderen Beispielen können solche Informationen durch das Gradienten- und Neigungssystem 142 oder dergleichen an die Steuerung 132 bereitgestellt werden. Der empfangene Betriebsstatus kann beinhalten, ob sich die Kaltfräsmaschine 10 im Nicht-Fräs-Betriebsstatus oder im Fräs-Betriebsstatus befindet (z. B. ob sich die Fräswalze 22 gerade dreht oder nicht).
In Beispielen kann das Gradienten- und Neigungssystem 142 von der Bedienerschnittstelle 138 Daten empfangen und verarbeiten, die sich auf die vom Bediener gewünschte Tiefe des Schnittes, die Neigung des Schnittes und dergleichen beziehen. Das Gradienten- und Neigungssystem 142 kann einen oder mehrere Neigungssensoren 112 umfassen. Wie anhand 4 und 5 erläutert, kann der Neigungssensor 112 eine Rotation entlang der Längsachse LA und der Querachse TA erfassen.
Die Steuerung 132 kann Daten von jedem Schenkelpositionssensor 122 empfangen. Wie bereits erwähnt, können solche Daten Informationen über die Länge L eines Schenkels 118 oder das Ausmaß der Ausfahrens oder Zurückziehens des Schenkels 118 beinhalten. Die Steuerung 132 kann auch Daten von dem einem oder den mehreren Seitenplattensensoren 140 empfangen. Diese Daten können Informationen über die vertikale Position der Seitenplatte 124 und/oder darüber, ob die Seitenplatte 124 mit der Oberfläche 102 in Berührung steht, beinhalten.
Die Steuerung 132 kann außerdem Daten vom Gradienten- und Neigungssystem 142, wie z. B. vom Neigungssensor 112 oder von der Bedienerschnittstelle 138, über den Betriebsstatus der Maschine empfangen. Der empfangene Betriebsstatus kann beinhalten, ob sich die Kaltfräsmaschine 10 im Fräs-Betriebsstatus befindet. Die Steuerung 132 und/oder das Gradienten- und Neigungssystem 142 können zudem Informationen über das Gefälle (die Tiefe des Schnittes) und die Neigung des Schnittes an die Steuerung 132 liefern.
Die Steuerung 132 kann Daten von den Drucksensoren 126 empfangen. Die Drucksensoren 126 können zur Bestimmung eines Status der Hubsäulen 18 verwendet werden. Beispielsweise können Informationen von Drucksensoren 126 verwendet werden, um die Größenordnung von Stößen und auf Transportvorrichtungen 16 oder die Größenordnung von Vertiefungen, über die Transportvorrichtungen 16 fahren, zu ermitteln. Zusätzlich können beispielsweise auch Informationen von den Drucksensoren 126 verwendet werden, um die Position der Hubsäulen 18, z. B. die Position eines Kolbens relativ zu einem Zylindergehäuse, zu ermitteln. Auf diese Weise können Informationen von den Drucksensoren 126 verwendet werden, um korrigierende Maßnahmen oder andere Steuermaßnahmen für die Kaltfräsmaschine 12 durchzuführen. Beispielsweise kann die Steuerung 132 dazu verwendet werden, auf Messungen der Drucksensoren 126 zu reagieren und die Ausrichtung des Rahmens 12 einzustellen, beispielsweise durch Ändern der Position einer oder mehrerer Hubsäulen 18, oder ein Bediener der Kaltfräsmaschine 10 kann visuelle, akustische oder andere Warninformationen oder Hinweise auf der Bedienerschnittstelle 138 zur manuellen Einstellung der Position der Hubsäulen 18 verwenden.
3 ist eine schematische Darstellung des Hydrauliksystems 114 für die Hubsäulen 18 der Kaltfräsmaschine 10, die eine Vielzahl von Hydraulikdrucksensoren 126 beinhaltet. Das Hydrauliksystem 114 kann Hydraulikzylinder 150A, 150B, 150C und 150D umfassen.
Die Hydraulikzylinder 150A bis 150D können Gehäuse 152A bis 152D und Kolbenanordnungen 154A bis 154D beinhalten, die jeweils darin verschiebbar angeordnet sind. Jedes der Gehäuse 152A bis 152D kann ein hohlgebohrtes Inneres beinhalten, und jede Kolbenanordnung 154A bis 154D kann Zylinderkolben 156A bis 156D, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie eng in die Bohrung passen, und Kolbenstangen 158A bis 158D in Wirkverbindung mit den Zylinderkolben 156A bis 156D beinhalten. Die Kolbenanordnungen 154A bis 154D können ihre jeweiligen Zylindergehäuse 152A bis 152D in obere Kammern oder Bohrungsenden 160A bis 160D und untere Kammern oder Stangenenden 162A bis 162D unterteilen. Die oberen Kammern 160A bis 160D können Auslässe 164A bis 164D beinhalten, die das druckbeaufschlagte Hydraulikfluid aus den oberen Kammern 160A bis 160D und z. B. über Leitungen 163A bis 163D in Fahrtsteuerventile 165A bis 165D leiten kann. In weiteren Beispielen können die Fahrtsteuerventile 165A bis 165D direkt an den Auslässen 164A bis 164D montiert sein. Die unteren Kammern 162A bis 162D können Auslässe 166A bis 166D beinhalten, um zu ermöglichen, dass das druckbeaufschlagte Hydraulikfluid mit Durchflusssteuerventilen 168A bis 168C und dem Fahrtsteuerventil 165E z. B. über Leitungen 167A bis 167D verbunden wird.
Die obere Kammer 160A des Hydraulikzylinders 150A kann über den Auslass 164A, die Leitung 163A, das Fahrtsteuerventil 165A, die Fluidleitung 170A, das Durchflusssteuerventil 168A, die Fluidleitung 172A (einschließlich eines Teils der Leitung 167A), das Fahrtsteuerventil 165E, die Fluidleitung 172B (einschließlich eines Teils der Leitung 167B), das Durchflusssteuerventil 168B, die Fluidleitung 170B, das Fahrtsteuerventil 165B, die Leitung 163B und den Auslass 164B mit der oberen Kammer 160B des Hydraulikzylinders 150B verbunden werden.
Die obere Kammer 160B des Hydraulikzylinders 150B kann über den Auslass 164B, die Leitung 163B, das Fahrtsteuerventil 165B, die Fluidleitung 174B, das Fahrtsteuerventil 165C, die Leitung 163C und den Auslass 164C mit der oberen Kammer 160C des Hydraulikzylinders 150C verbunden werden.
Die obere Kammer 160A des Hydraulikzylinders 150A kann über den Auslass 164A, die Leitung 163A, das Fahrtsteuerventil 165A, die Fluidleitung 174A, das Fahrtsteuerventil 165D, die Leitung 163D und den Auslass 164D mit der oberen Kammer 160D des Hydraulikzylinders 150D verbunden werden.
Die obere Kammer 160C des Hydraulikzylinders 150C kann über den Auslass 164C, die Leitung 163C, das Fahrtsteuerventil 165C, die Fluidleitung 176, das Fahrtsteuerventil 165D, die Leitung 163D und den Auslass 164D mit der oberen Kammer 160D des Hydraulikzylinders 150D verbunden werden.
Die untere Kammer 162A des Hydraulikzylinders 150A kann über den Auslass 166A, die Leitung 167A, das Fahrtsteuerventil 165E, die Leitung 167B und den Auslass 166B mit der unteren Kammer 162B des Hydraulikzylinders 150B verbunden werden.
Die untere Kammer 162C des Hydraulikzylinders 150C kann über den Auslass 166A, die Leitung 167C, die Leitung 167D, die an der Verbindungsstelle 178 verbunden werden kann, und den Auslass 166C mit der unteren Kammer 162D des Hydraulikzylinders 150D verbunden werden.
Wie anhand des Hydraulikzylinders 150D dargestellt ist, können die Kolbenstangen 158A bis 158D jeweils mit einer Hubsäule 18 und einer Transportvorrichtung 16 verbunden werden. Zusätzlich kann das Hydrauliksystem 114, wie es in Bezug auf den Hydraulikzylinder 150A dargestellt ist, eine Pumpe 180 und ein Reservoir 182 beinhalten, die so konfiguriert sein können, dass sie das System 114 druckbeaufschlagen oder eine Strömung innerhalb desselben verursachen. Die Pumpe 180 und das Reservoir 182 können somit an zusätzlichen Stellen an Fluidleitungen des Hydrauliksystems 114 angeschlossen werden, um eine Strömung zu jeder Seite der Zylinderkolben 156A bis 156D zu erzeugen.
Die Durchflusssteuerventile 168A bis 168C können als Öffnungs-/Schließventile konfiguriert sein, d. h. der Fluss durch diese kann in Abhängigkeit davon, in welchem Status sie eingestellt sind, abwechselnd zugelassen bzw. verhindert werden.
Die Durchflusssteuerventile 168A bis 168C können so konfiguriert sein, dass sie Hydraulikfluid von einem der Hydraulikzylinder 150A bis 150D zu einem anderen oder von einer Seite der Zylinderkolben 156A bis 156D leiten, um die Höhe oder Länge einer Hubsäule 18 zu steuern. Das Durchflusssteuerventil 168A kann Hydraulikfluid zwischen der oberen Kammer 160A und der unteren Kammer 162A leiten, und das Durchflusssteuerventil 168B kann Hydraulikfluid zwischen der oberen Kammer 160B und 162B leiten. Das Durchflusssteuerventil 168C kann Hydraulikfluid zwischen den oberen Kammern 160C und 160D und den unteren Kammern 162C und 162D leiten. Die einzelnen Höhen der Hubsäulen 18 an den Hydraulikzylindern 150A und 150B können einzeln gesteuert werden, während die einzelnen Höhen der Hubsäulen 18 an den Hydraulikzylindern 150C und 150D gemeinsam gesteuert werden können, beispielsweise basierend auf den einzelnen Höhen der Hydraulikzylinder 150A und 150B. Die Durchflusssteuerventile 168A bis 168C können daher von einem Bediener gesteuert werden, beispielsweise über eine Steuerung 132, um beispielsweise die Tiefe eines Schnittes oder die Neigung eines Schnittes zu steuern. Die Durchflusssteuerventile 168A bis 168C können zusätzlich von der Steuerung 132 automatisch gesteuert werden, um die Länge der Hubsäulen 18 einzustellen.
Die Fahrtsteuerventile 165A bis 165D können als Wechseldurchflussventile konfiguriert sein, d. h., sie können abwechselnd in Abhängigkeit davon, in welchem Status sie eingestellt sind, auf verschiedene Fluidleitungen durchgeleitet werden. Das Fahrtsteuerventil 165E kann als Öffnungs-/Schließventil konfiguriert sein, d. h. der Fluss durch dieses kann in Abhängigkeit davon, in welchem Status es eingestellt ist, abwechselnd zugelassen bzw. verhindert werden. Die Fahrtsteuerventile 165A bis 165E können so konfiguriert sein, dass sie von einem Bediener der Kaltfräsmaschine 10 selektiv aktiviert werden. Wenn eine Einstellung „Fahrtsteuerung“ auf einen Status „Aus“ eingestellt ist, wie z. B. an der Bedienerschnittstelle 138, können die Fahrtsteuerventile 165A bis 165E in eine Position gebracht werden, in der der Fluss des Hydraulikfluids durch die Durchflusssteuerventile 168A bis 168C geleitet wird. Der Betrieb der Durchflusssteuerventile 168A bis 168C steuert somit, wie es oben erläutert ist, den Fluss von Hydraulikfluid durch das Hydrauliksystem 114. Wenn eine Einstellung „Fahrtsteuerung“ auf einen Status „Ein“ eingestellt ist, wie z. B. an der Bedienerschnittstelle 138, können die Fahrtsteuerventile 165A bis 165E in eine Position gebracht werden, in der der Fluss des Hydraulikfluids weg von den Durchflusssteuerventilen 168A bis 168C geleitet wird. Der Betrieb der Fahrtsteuerventile 165A bis 165E steuert somit den Fluss von Hydraulikfluid durch das Hydrauliksystem 114.
Wenn die Fahrsteuerventile 165A bis 165C in einen Zustand „Fahrsteuerung“ aktiv sind, können die oberen Kammern 160A und 160D der Hydraulikzylinder 150A und 150D über die Leitung 174A und die oberen Kammern 160B und 160D der Hydraulikzylinder 150B und 150D über die Leitung 174B miteinander verbunden werden. Auch die unteren Kammern 162A und 162B können durch das Fahrtsteuerventil 165E verbunden werden und die unteren Kammern 162C und 162 können durch die Leitung 166C verbunden werden. So kann der Hydraulikfluidfluss durch das Hydrauliksystem 114 durch den jeweiligen Druck gesteuert werden, der an jede der Kolbenstangen 158A bis 158D durch die Hubsäulen 18 und die Transportvorrichtungen 16 angelegt wird.
In den Beispielen kann das Hydrauliksystem 114 gemäß der Offenbarung der Veröff. Nr. US 2007/0098494 A1 von Mares konfiguriert sein, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit berücksichtigt ist.
Die Drucksensoren 126A bis 126D können mit den Hydraulikzylindern 150A bis 150D verbunden sein, um jeweils Hydraulikdruckwerte darin zu erfassen. Pro Hydraulikzylinder 150A bis 150D kann nur ein Drucksensor 126 verwendet werden. In anderen Beispielen können jedoch zusätzliche Drucksensoren verwendet werden, um Druck an verschiedenen Stellen im gesamten Hydrauliksystem 114 zu erfassen. In den Beispielen können die Drucksensoren 126A bis 126D mit den oberen Kammern 160A bis 160D fluidverbunden werden, um jeweils die Druckwerte zwischen den Zylinderpisten 156A bis 156D und den geschlossenen oberen (wie dargestellt) Enden der Gehäuse 152A bis 152D zu erfassen. In den Beispielen können die Drucksensoren 126A bis 126D mit den Leitungen 163A bis 163D zwischen den Auslässen 164A bis 164D und den Fahrtsteuerventilen 165A bis 165D verbunden sein. Die Drucksensoren 126A bis 12D können als jede geeignete Vorrichtung konfiguriert sein, wie z. B. piezoresistive Dehnungsmessstreifen, kapazitive Sensoren, elektromagnetische Sensoren, piezoelektrische Sensoren, Dehnungsmessfühler und andere.
Das System 100 kann so konfiguriert sein, dass es die Position und Ausrichtung des Rahmens 12 basierend auf einer Eingabe von einem oder einer Kombination verschiedener Sensoren der Kaltfräsmaschine 10, wie z. B. Hydraulikdrucksensoren 126, Positionssensoren 122 und Neigungssensor 112, einstellt. Insbesondere kann die Steuerung 132 in verschiedenen Beispielen konfiguriert sein, um eine Druckänderung in den Hydraulikzylindern 150A bis 150D zu erfassen, die mit jeder der Hubsäulen 18 verbunden sind oder diese umfassen, die einer Veränderung der Topographie der Oberfläche zugeordnet sind, über die Kaltfräsmaschine 10 fährt, wie beispielsweise die Oberfläche 24. Da beispielsweise eine der Transportvorrichtungen 16 in einen Vorsprung in der Oberfläche 24 oder eine Vertiefung in der Oberfläche 24 eingreift, kann eine bzw. eine dem zugehörige/n Hydraulikzylinder 150A bis 150D zugeordnete/r Druckspitze bzw. Druckabfall auftreten. Die Steuerung 132 kann in Reaktion auf eine plötzliche Druckänderung an einer Hubsäule 18 eine oder mehrere andere Hubsäulen 18 veranlassen, die Höhe zu ändern, z. B. indem eine Druckänderung in einem von mehreren der Hydraulikzylinder 150A bis 150D herbeigeführt wird, um den Rahmen 12 zurück in eine gewünschte Ausrichtung zu bringen. Zusätzlich kann ein Bediener der Kaltfräsmaschine 10 manuell Informationen von der Steuerung 132, wie beispielsweise über die Bedienerschnittstelle 138, empfangen und die Höhe der Hubsäulen 18 manuell einstellen.
Das System 100 kann einen Neigungssensor 112 beinhalten, der auf dem Rahmen 12 angeordnet ist. In den Beispielen kann der Neigungssensor 112 in der Nähe der Längs- und Seitenmitte des Rahmens 12 angeordnet sein. Der Neigungssensor 112 kann so konfiguriert sein, dass er ein Signal erzeugt, das die Neigung der Kaltfräsmaschine 10 anzeigt. Die Neigung der Kaltfräsmaschine 10 kann in Bezug auf eine Bewegung des Rahmens 12 um die Längsachse LA (4) definiert sein, die mit einer Achse A von 1, die sich in eine Fahrtrichtung der Maschine 10 erstreckt, und eine Querachse TA (5), die sich von links nach rechts über die Maschine 10 senkrecht zu der Längsachse LA erstreckt, zusammenfallen kann. Die Neigung der Kaltfräsmaschine 10 kann in Bezug auf eine Bewegung der Kaltfräsmaschine 10 und in Bezug auf eine horizontale Ebene P senkrecht zu einer Richtung einer Schwerkraft F der Kaltfräsmaschine 10 definiert sein. Die Schwerkraft F kann einer Kraft entsprechen, die durch ein Gewicht der Kaltfräsmaschine 10 in einem Schwerpunkt CG dieser in Richtung der Bodenfläche 102 (wie der Oberseite der Arbeitsfläche 24 von 1) hervorgerufen wird. Die horizontale Ebene P wird im Folgenden als Bezugsebene P bezeichnet.
Im dargestellten Beispiel befindet sich der Neigungssensor 112 auf dem Rahmen 12 zwischen den vorderen und hinteren Transportvorrichtungen 16, wie in 1 dargestellt. Der Neigungssensor 112 kann zusätzlich zwischen linken und rechten Transportvorrichtungen 16 angeordnet sein. In weiteren Beispielen kann der Neigungssensor 112 auf dem Rahmen 12 um eine durch die Längsachse LA und die Querachse TA der Kaltfräsmaschine 10 definierte Schnittstelle angeordnet sein. In anderen Beispielen kann der Neigungssensor 112 an einer beliebigen Stelle in dem Rahmen 12 angeordnet sein, um das Signal zu erzeugen, das die Neigung der Kaltfräsmaschine 10 anzeigt. In noch weiteren Beispielen können eine Vielzahl von Neigungssensoren 112 an verschiedenen Stellen im oder am Rahmen 12 der Kaltfräsmaschine 10 angeordnet sein.
In den Beispielen kann der Neigungssensor 112 einen zweiachsigen Sensor zur Erfassung der Bewegung entlang der Querachse TA und der Längsachse LA umfassen. In weiteren Beispielen kann der Neigungssensor 112 einen Kreiselsensor beinhalten. Der Kreiselsensor kann so konfiguriert sein, dass er Signale erzeugt, die Rotationsattribute der Kaltfräsmaschine 10, wie z. B. ein Nicken und ein Rollen, anzeigen, während die Kaltfräsmaschine 10 über Terrain mit variierenden topographischen Merkmalen, wie beispielsweise Bodenwellen, Hügeln, Vorsprüngen, Hindernissen, Vertiefungen, Schlaglöchern und dergleichen, fährt, indem eine Änderung oder Ausrichtung des Rahmens 12 um die Achsen TA und LA verursacht wird. Das Nicken kann der Bewegung der Kaltfräsmaschine 10 um die Querachse TA entsprechen und das Rollen kann der Bewegung der Kaltfräsmaschine 10 um die Längsachse LA entsprechen. In verschiedenen Beispielen kann der Neigungssensor 112 eine Sensorvorrichtung, eine Winkelmessvorrichtung, ein Kraftausgleichsglied, ein Festkörperglied, eine fluidgefüllte Vorrichtung, einen Beschleunigungssensor, einen Neigungsschalter oder eine beliebige andere Vorrichtung beinhalten, die die Neigung der Kaltfräsmaschine 10 in Bezug auf einen oder mehrere der verschiedenen Referenzparameter ermittelt, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf die Bezugsebene P und die Bodenebene 102, die Längsachse LA und die Querachse TA der Kaltfräsmaschine 10.
Die Steuerung 132 kann mit dem Neigungssensor 112, den Positionssensoren 122 und den Drucksensoren 126 in Verbindung stehen. Die Steuerung 132 kann so konfiguriert sein, dass sie ein von dem Neigungssensor 112 erzeugtes Signal empfängt, das die Neigung der Kaltfräsmaschine 10 um die Längsachse LA und die Querachse TA derselben anzeigt. Die Steuerung 132 kann so konfiguriert sein, dass sie von den Drucksensoren 126A bis 126D erzeugte Signale empfängt, die Druck anzeigen, der in den Hydraulikzylindern 150A bis 150C vorherrscht. Die Steuerung 132 kann so konfiguriert sein, dass sie jeweils von den Positionssensoren 122 erzeugte Signale empfängt, die die Positionen der Kolbenstangen 158A bis 158D relativ zu Gehäusen 152A bis 152D anzeigen. Die Steuerung 132 kann an dem Steuerpult 32 angeordnet sein, kann aber auch an einer beliebigen Stelle auf dem Rahmen 12 angeordnet sein.
Die Steuerung 132 kann ferner so konfiguriert sein, dass sie mit dem Hydrauliksystem 114 in Verbindung steht, das den Betrieb und die Position der Hubsäulen 18 steuert. In Beispielen kann das Hydrauliksystem 114 ein Reservoir zur Aufnahme eines Hydraulikfluids und eine oder mehrere Pumpen beinhalten, um den von dem Hydraulikfluid erzeugten Druck zu den Hubsäulen 18 und den Transportvorrichtungen 16 zu übertragen. In dem Hydrauliksystem können ein oder mehrere Wegeventile, wie z. B. Fahrtsteuerventile 165A bis 165E und Durchflusssteuerventile 168A bis 168C, angeordnet sein, um die Flussrichtung des Hydraulikfluids zu steuern. Des Weiteren können in dem Hydrauliksystem zusätzliche Steuerventile, wie z. B. Rückschlagventile, Druckentlastungsventile, Druckregelventile und dergleichen zur Erzeugung der erforderlichen hydraulischen Leistung zur Betätigung der Transportvorrichtungen 16 und Hubsäulen 18 angeordnet sein. Die Steuerung 132 kann mit dem einen oder den mehreren Wegeventilen und einem oder mehreren zusätzlichen Steuerventilen in Verbindung stehen, um den Fluss des Hydraulikfluids zu jeder der Hubsäulen 18 zu steuern. So kann das Hydrauliksystem 114 in Verbindung mit der Steuerung 132 so konfiguriert sein, dass es jede der Hubsäulen 18 einzeln basierend auf einer von der Steuerung 132 empfangenen Eingabe betätigt. Das Steuerpult 32 kann gleichermaßen Bedieneingaben zum Steuern des Hydrauliksystems 114 über die Steuerung 132 beinhalten. Zusätzlich kann das Hydrauliksystem 114 oder ein separates Hydrauliksystem mit den Transportvorrichtungen 16 in Verbindung stehen, um Hydraulikfluid für die Antriebskraft für die Transportvorrichtungen 16 bereitzustellen, das bzw. die zusätzlich von der Steuerung 132 gesteuert werden kann.
Die Steuerung 132 kann so konfiguriert sein, dass sie eine erste Neigung S1 der Kaltfräsmaschine 10 basierend auf dem vom Neigungssensor 112 empfangenen Signal ermittelt. Die erste Neigung S1 ist ein erster Winkel, der durch die Längsachse LA der Kaltfräsmaschine 10 definiert ist. Die erste Neigung S1 ist ferner in Bezug auf die Bezugsebene P senkrecht zur Schwerkraft F der Kaltfräsmaschine 10 definiert. Die Steuerung 132 in Verbindung mit dem Neigungssensor 112 kann ein Signal empfangen, das der Bewegung der Kaltfräsmaschine 10 um deren Längsachse LA entspricht, um die erste Neigung S1 zu ermitteln. In verschiedenen Beispielen kann die Steuerung 132 die erste Neigung S1 basierend auf den Referenzparametern ermitteln, einschließlich der Bewegung der Kaltfräsmaschine 10 um die Längsachse LA, die Bezugsebene P und die Bodenfläche 102.
Die Steuerung 132 kann so konfiguriert sein, dass sie eine zweite Neigung S2 der Kaltfräsmaschine 10 basierend auf dem vom Neigungssensor 112 empfangenen Signal ermittelt.
Die zweite Neigung S2 ist ein erster Winkel, der durch die Querachse TA der Kaltfräsmaschine 10 definiert ist. Die zweite Neigung S2 ist ferner in Bezug auf die Bezugsebene P senkrecht zur Schwerkraft F der Kaltfräsmaschine 10 definiert. Die Steuerung 132 in Verbindung mit dem Neigungssensor 112 kann ein Signal empfangen, das der Bewegung der Kaltfräsmaschine 10 um deren Querachse TA entspricht, um die zweite Neigung S2 zu ermitteln. In verschiedenen Beispielen kann die Steuerung 132 die zweite Neigung S2 basierend auf den Referenzparametern ermitteln, einschließlich der Bewegung der Kaltfräsmaschine 10 um die Querachse TA, die Bezugsebene P und die Bodenfläche 102.
Die Steuerung 132 kann so konfiguriert sein, dass sie die Position der Hubsäulen 18 mithilfe der Eingabe eines oder mehrerer Drucksensoren 126A bis 126D, der Positionssensoren 122 und des Neigungssensors 112 einstellt, um die erste Neigung S1 und die zweite Neigung S2 einzustellen, um eine gewünschte Ausrichtung oder Lage des Rahmens 12 und der Kaltfräsmaschine 10 beizubehalten. An der Bedienerschnittstelle 138 kann eine gewünschte Ausrichtung oder Lage für den Rahmen 12 und die Kaltfräsmaschine 10 eingegeben werden und in der Datenbank 134 oder einem Speichermodul der Steuerung 132 gespeichert werden. Auf diese Weise können Daten von einem oder mehreren der Drucksensoren 126A bis 126D, Positionssensoren 122 und des Neigungssensors 112 verwendet werden, um Daten von den anderen der Drucksensoren 126A bis 126D, Positionssensoren 122 und des Neigungssensors 112 entweder vor oder nach einer Maßnahme zu verifizieren oder zu bestätigen. Beispielsweise kann die Ausrichtung des Rahmens 12 aus dem Neigungssensor 112 gelesen und mit einer vom Bediener eingegebenen Ausrichtung verglichen werden. Dann können die Informationen von den Positionssensoren 122 verwendet werden, um die Position der Hubsäulen 18 einzustellen, um den Rahmen 12 zurück in die von dem Bediener eingegebene Ausrichtung oder innerhalb einer Toleranzbreite derselben zu bringen. Die Informationen von den Drucksensoren 126 können mit Informationen von den Positionssensoren 122 verglichen werden, um einen korrekten und genauen Betrieb der Hubsäulen 18 zu verifizieren. In anderen Beispielen können Informationen von den Positionssensoren 122 verwendet werden, um Informationen von den Drucksensoren 126 zu verifizieren. In noch anderen Beispielen können Informationen von den Drucksensoren 126 und den Positionssensoren 122 mit Ausrichtungsinformationen von dem Neigungssensor 112 verglichen werden, um die Ausrichtung des Rahmens 12 oder den Betrieb der Hubzylinder 18 zu verifizieren.
Die Steuerung 132 kann so mindestens konfiguriert sein, dass sie zumindest eine der Hubsäulen 18 zum Anheben oder Senken zumindest einer der Transportvorrichtungen 16 betätigt. Die Steuerung 132 kann mit dem Hydrauliksystem 114 kommunizieren, um mindestens eine der Hubsäulen 18 auszufahren oder zurückzuziehen, um die erste Neigung S1 und die zweite Neigung S2 einzustellen. Die ausgewählten zu betätigenden Schenkel können auch als der oder die ansteuerbaren Schenkel bezeichnet werden. Die Steuerung 132 kann mindestens eine der Hubsäulen 18 so lange betätigen, bis die erste Neigung S1 und die zweite Neigung in die gewünschte Neigung zurückgekehrt sind. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 132 so konfiguriert sein, dass sie mit dem Hydrauliksystem 114 in Verbindung steht, um mindestens eine der Hubsäulen 18 auszufahren oder zurückzuziehen, um Druckwerte in den oberen Kammern 160A bis 160D der Hydraulikzylinder 150A bis 150D einzustellen, wie dies durch die Kammern 194A bis 194D (6) dargestellt ist, und zwar unter Verwendung der Eingabe von den Drucksensoren 126A bis 126D.
Die Position jeder der Hubsäulen 18 kann einer Position zwischen der maximal ausgefahrenen Position und der maximal zurückgezogenen Position des Zylinders entsprechen. Jede der Hubsäulen 18 kann sich an verschiedenen Positionen befinden, die auf der Neigung der Kaltfräsmaschine 10 basieren, wie sie z. B. durch den Bediener an der Bedienerschnittstelle 138 eingestellt wird. In Beispielen können eine oder mehrere der Hubsäulen 18 sich in der ausgefahrenen Position oder in der zurückgezogenen Position oder zwischen der ausgefahrenen Position und der zurückgezogenen Position befinden. Die Steuerung 132 kann die Positionen der Hubsäulen 18 basierend auf Signalen ermitteln, die von einem oder mehreren des Neigungssensors 112, der Positionssensoren 122 und der Drucksensoren 126A bis 126D empfangen werden. Die Steuerung 132 kann außerdem mit dem Hydrauliksystem 114 kommunizieren, um die Position der Hubsäulen 18 zu ermitteln. Die Steuerung 132 kann die Hubsäulen 18 basierend auf den Positionen der Hubsäulen 18, der ersten Neigung S1 und der zweiten Neigung S2 der Kaltfräsmaschine 10 oder der Druckwerte der Kammern 194A bis 194D, wie sie weiter oben erörtert wurden, betätigen. Wenn eine der Hubsäulen 18 in einer voll ausgefahrenen Position ist, kann diese Hubsäule nicht weiter ausfahren, um die erste Neigung S1 und die zweite Neigung S2 zu steuern. Wenn gleichermaßen eine der Hubsäulen 18 in einer voll zurückgezogenen Position ist, kann sich diese Hubsäule nicht weiter zurückziehen, um die erste Neigung S1 und die zweite Neigung S2 zu steuern. Die Steuerung 132 kann mindestens eine oder alle der Hubsäulen 18 basierend auf den Positionen jeder der Hubsäulen 18 zur Steuerung der ersten Neigung S1 und der zweiten Neigung S2 betätigen, was zusätzlich die Druckwerte der Kammern 194A bis 194D beeinträchtigt. Die Steuerung 132 kann mindestens eine oder alle der Hubsäulen 18 basierend auf den Druckwerten der Kammern 194A bis 194D zur Steuerung der ersten Neigung S1 und der zweiten Neigung S2, was zusätzlich die Position der Hubsäulen 18 beeinträchtigt, betätigen.
Die Steuerung 132 kann Neigungsinformationen von dem Neigungssensor 112, Druckinformationen von den Drucksensoren 126A bis 126D und Positionsinformationen von den Positionssensoren 122 in Echtzeit erhalten und kann Echtzeiteinstellungen an der Lage des Rahmens 12 und der Kaltfräsmaschine 10 über die Hubsäulen 18 vornehmen, um verschiedene Parameter beizubehalten, wie z. B. eine bevorzugte Ausrichtung des Rahmens 12 oder der Kaltfräsmaschine 10, die 1) eine gewünschte Schnittausrichtung der Fräswalze 22 aufrechterhält [wie z. B. innerhalb einer vordefinierten Toleranzbreite in Bezug auf die Horizontale], 2) eine angenehme, reibungslose Fahrt für einen Bediener der Kaltfräsmaschine 10 auf der Plattform 30 bereitstellt, 3) die Stabilität der Kaltfräsmaschine 10 aufrechterhält und andere Erwägungen. Die Steuerung 132 kann Informationen verwenden, die von einem oder mehreren der Folgenden: dem Neigungssensor 112, den Drucksensoren 126A bis 126D und den Positionssensoren 122 gesammelt werden, um eine gewünschte Schnittausrichtung der Fräswalze 22 aufrechtzuerhalten, indem eine Bodenneigung des Rahmens 12 relativ zum Boden aufrechterhalten wird. Die Bodenneigung kann somit so eingestellt werden, dass die Fräswalze 22 verschiedene Funktionen erfüllt, einschließlich Kriechen bis Kratzen, Hindemissprung, langen Sprung, synchrone Schenkelsteuerung, Gradient und Neigung und Maschinenbodenneigung.
6 ist eine schematische Darstellung eines Bedienersteuerpults 190 einer Bedienerschnittstelle 138, die den Druck- und Positionsstatus einer Vielzahl von Hydraulikzylindern 150A bis 150D anzeigt. Die Hydraulikzylinder 150A bis 150D können als Symbole 192A bis 192D auf dem Steuerpult 190 dargestellt werden, deren Druckkammern 194A bis 194D den oberen Kammern 160A bis 160D entsprechen. Jedes Symbol 192A bis 192D kann eine zugeordnete Skala 195A bis 195D aufweisen, um eine Position von Hydraulikzylindern 150A bis 150D anzuzeigen. Die Symbole 192A bis 192D können auch Zylinder 196A bis 196D, Kolbenstangen 197A bis 197D und Zylinderkolben 198A bis 198D, die den Gehäusen 152A bis 152D, Kolbenstangen 158A bis 158D bzw. Zylinderkolben 156A bis 156D entsprechen können, beinhalten.
Das Steuerpult 190 kann verwendet werden, um von dem Neigungssensor 112, den Positionssensoren 122 und den Drucksensoren 126 erhaltene Informationen zu beobachten und zu verwalten. Beispielsweise können die Kammern 194A bis 194D ihr Erscheinungsbild ändern, um eine Größenordnung des Drucks in den oberen Kammern 160A bis 160D anzuzeigen. Beispielsweise können die Kammern 194A bis 194D die Farbe entsprechend einer Wärmekarte ändern, um Druck anzuzeigen, wobei Rot Hochdruck anzeigt, Gelb Niedrigdruck anzeigt und Grün einen Druck innerhalb einer gewünschten Betriebsbreite anzeigt. Alternativ können die Kammern 194A bis 194D so konfiguriert sein, dass sie die Farbdichte ändern, wobei z. B. Schwarz Hochdruck anzeigt, Weiß Niedrigdruck anzeigt und Grau einen Druck innerhalb einer gewünschten Betriebsbreite anzeigt. So kann z. B. die Kammer 194C und 194D, wie dargestellt, grün oder grau sein, um anzuzeigen, dass die Hydraulikzylinder 150C und 150D auf einem mittleren Druckniveau, wie z. B. in einem normalen Betriebsbereich, arbeiten, die Kammer 194A kann rot oder schwarz sein, um Hochdruck anzuzeigen, der der in den Zylinder 196A zurückgezogenen Kolbenstange 197A zugeordnet ist, relativ zu den Kolbenstangen 197C und 197D, und die Kammer 194B kann gelb oder weiß sein, um Niedrigdruck anzuzeigen, der der aus dem Zylinder 196B ausgefahrenen Kolbenstange 197B zugeordnet ist, relativ zu den Kolbenstangen 197C und 197D. Ein Gelb- oder Weiß-Status kann anzeigen, dass die zugehörige Transportvorrichtung 16 über eine Vertiefung gefahren ist oder fährt. Ein Rot- oder Schwarz-Status kann anzeigen, dass die zugehörige Transportvorrichtung 16 über eine Bodenwelle gefahren ist oder fährt. Zusätzlich kann das Steuerpult 190 so konfiguriert sein, dass es eine numerische Darstellung des Drucks in jeder der Kammern 194A bis 194D beinhaltet.
Die Position der Kolbenzylinder 198A bis 198D relativ zu den Zylindern 196A bis 196D kann dazu verwendet werden, die Position der Hubsäulen 18 qualitativ anzuzeigen. Skalen 195A bis 195D können zur quantitativen Anzeige verwendet werden. Die Skalen 195A bis 195D können Rautenzeichen beinhalten, um Abstufungen der Länge der Kolbenstangen 197A bis 197D anzuzeigen, die sich von den Zylindern 196A bis 196D erstrecken oder aus diesen herausragen, wie beispielsweise ein Prozentwert oder ein Absolutwert. Zusätzlich kann das Steuerpult 190 so konfiguriert sein, dass es eine numerische Darstellung der Position jeder der Zylinderkolben 198A bis 198D relativ zu den Zylindern 196A bis 196D beinhaltet.
Die Position der Zylinderkolben 198A bis 198D relativ zu den Zylindern 196A bis 196D und die Druckwerte in den Kammern 194A bis 194D können mithilfe des Steuerpults 190 eingestellt werden. In der Bedienerschnittstelle 138 können beispielsweise physische oder elektronische Tasten oder Schieber enthalten sein. Zusätzlich kann das Steuerpult 190 als berührungsempfindlicher Bildschirm konfiguriert sein, sodass die Kolbenstangen 197A bis 197D (bezogen auf die Ausrichtung von 6) zur Einstellung der Position und des Drucks nach oben oder unten gezogen werden können. So kann ein Bediener der Kaltfräsmaschine 10 durch Blick auf das Steuerpult 190 den Status der Kaltfräsmaschine 10 einsehen und manuell korrigierende oder anpassende Maßnahmen ergreifen, um die Position der Hubsäulen 18 zur Berücksichtigung von Terrainveränderungen einzustellen. Zusätzlich kann ein Bediener der Kaltfräsmaschine 10 die Echtzeitreaktion der Kaltfräsmaschine 10 auf das Terrain sehen, über das die Maschine fährt, und kann Einstellungen beobachten, die die Steuerung 132 in Reaktion darauf automatisch durchführt.
Der Status der Kammern 194A bis 194D und die Position der Kolbenstangen 197A bis 197D können dem Bediener der Kaltfräsmaschine 10 einen visuellen Alarm oder Hinweis über den Status der Druckwerte und Positionen geben. Andere Arten von Alarmen, wie z. B. akustische Alarme oder Warnmeldungen, können vorgesehen sein. Das Steuerpult 190 kann zusätzlich so konfiguriert sein, dass es Warnmeldungen über die Zustände der Kaltfräsmaschine 10 anzeigt, die von den typischen Betriebsbedingungen abweichen. Beispielsweise kann eine Warnlampe oder ein Symbol auf dem Steuerpult 190 angezeigt werden, wenn der Hydraulikdruck innerhalb einer beliebigen der Kammern 194A bis 194D zu stark abfällt, was auf eine mögliche Leckage hinweist, oder zu stark ansteigt, was anzeigt, dass ggf. die Integrität eines Hydraulikzylinders beeinträchtigt ist oder dass ein Druckentlastungsventil versagt hat.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Anmeldung beschreibt verschiedene Systeme und Verfahren zur Beobachtung und Steuerung der Vertikalbewegung von Maschinen, die einzeln montierte Antriebselemente oder Transportvorrichtungen beinhalten. Die Antriebselemente oder Transportvorrichtungen können an Hubsäulen, wie beispielsweise Hydraulikzylindern, die mit einem Hydrauliksystem gesteuert werden können, montiert werden. Beispielsweise können vier Hydraulikzylinder eines Antriebssystems einzeln betrieben werden, um eine gewünschte Neigung, Ausrichtung oder Lage der Maschine aufrechtzuerhalten. Durch einen Neigungssensor, der an einem Rahmen der Maschine oder einer anderen Stelle angebracht ist, kann die Neigung, Ausrichtung oder Lage der Maschine gemessen werden und auf einem Bedienersteuerpult angezeigt werden. Druckwerte innerhalb der Hydraulikzylinder können durch Drucksensoren gemessen werden, die an einem Hydrauliksystem montiert sind, das für die Hydraulikzylinder vorgesehen ist, und auf einem Bedienersteuerpult angezeigt werden. Die Position der Hydraulikzylinder kann durch Positionssensoren gemessen werden, die an den Hydraulikzylindern oder innerhalb dieser montiert sind, und auf einem Bedienersteuerpult angezeigt werden. Informationen oder Daten von dem Neigungssensor, den Drucksensoren und den Positionssensoren können in Echtzeit oder beinahe in Echtzeit verwendet werden, um die Länge der Hubsäulen kontinuierlich zu beobachten und einzustellen, um die gewünschte Neigung, Ausrichtung oder Lage der Maschine, wie z. B. automatisch mit einer Maschinensteuerung oder manuell mithilfe von Bedienereingaben, aufrechtzuerhalten. Die gewünschte Ausrichtung der Maschine kann beispielsweise durch einen Bediener korreliert werden, um 1) eine gewünschte Schnittausrichtung einer Fräswalze beizubehalten, 2) eine angenehme, reibungslose Fahrt für einen Bediener der Maschine auf einer Bedienerplattform bereitzustellen, 3) die Stabilität der Maschine aufrechtzuerhalten (z. B. um ein Überfahren zu verhindern), und andere Erwägungen.
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 9956842 [0003]
US 2007/0098494 [0003]
US 2007/0098494 A1 [0044]

Claims

Maschine für Straßenarbeiten (10), die Maschine umfassend: einen Rahmen (12), eine Vielzahl von Bodeneingriffseinheiten (16); eine Vielzahl von vertikal beweglichen Schenkeln (18), wobei jeder Schenkel eine der Vielzahl von Bodeneingriffseinheiten mit dem Rahmen verbindet; ein Hydrauliksystem (114) zur Steuerung einer Höhe eines jeden der Vielzahl von vertikal beweglichen Schenkeln; einen Drucksensor (126) zum Erfassen des Hydraulikdrucks in mindestens einem der Vielzahl von vertikal bewegbaren Schenkeln; und eine Steuerung (132), die so konfiguriert ist, dass sie ein Steuersignal in Reaktion auf ein vom Drucksensor empfangenes Signal erzeugt.
Maschine für Straßenarbeiten nach Anspruch 1, ferner umfassend einen mehrachsigen Neigungssensor (112), der mit dem Rahmen verbunden ist, um ein Nicken und eine Neigung des Rahmens zu erfassen, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie das Signal von dem Drucksensor mit einer Ausrichtung des Rahmens vergleicht, wobei das Steuersignal so konfiguriert ist, dass es zumindest einen der Vielzahl von vertikal beweglichen Schenkeln aktiviert.
Maschine für Straßenarbeiten nach Anspruch 2, wobei die Steuerung konfiguriert ist zum: Reagieren auf Änderungen im Nicken und der Neigung des Rahmens, während die Vielzahl von Bodeneingriffseinheiten Terrain mit einer sich ändernden Topographie durchquert; und Halten des Rahmens in einem Toleranzbereich der Horizontalen in Reaktion auf Signale von den Drucksensoren.
Maschine für Straßenarbeiten nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Bedienersteuerpult (190), das einen Bedieneralarm beinhaltet, der einen visuellen Indikator (194) für eine Größenordnung eines Drucks innerhalb eines der Vielzahl von vertikal beweglichen Schenkeln entsprechend dem hydraulischen Druck umfasst, der von dem Drucksensor erfasst wird, wobei das Steuersignal so konfiguriert ist, dass es den Bedieneralarm aktiviert.
Maschine für Straßenarbeiten nach Anspruch 1, wobei jeder der vertikal beweglichen Schenkel einen Hydraulikzylinder (150) umfasst, von dem ein Kolbenschaft (158) hydraulisch ausfahrbar ist, und der Drucksensor an einer Bohrung (164) eines geschlossenen Endes (160) des Hydraulikzylinders angeordnet ist, von dem der Kolbenschaft ausfährt.
Maschine für Straßenarbeiten nach Anspruch 1, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie alle der Vielzahl von vertikal beweglichen Schenkeln in Echtzeit in Reaktion auf das Signal von dem Drucksensor aktiviert.
Verfahren zur Fahrsteuerung einer Baumaschine (10) mit einem Antriebssystem, das mehrere unabhängige Propulsoren (16) beinhaltet, die jeweils an einer hydraulischen Hebevorrichtung (18) montiert sind, das Verfahren umfassend: Durchqueren einer Bodenfläche mit einer sich ändernden Topographie mit den mehreren unabhängigen Propulsoren; Erfassen einer Änderung des Hydraulikdrucks in einer oder mehreren der hydraulischen Hebevorrichtungen in Reaktion auf die sich ändernde Topographie; Erzeugen eines Drucksignals entsprechend der erfassten Änderung des Hydraulikdrucks; und Ausgeben einer Antwort durch eine Steuerung der Baumaschine, anhand welcher ein Status der Baumaschine ermittelt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend das Vergleichen der Antwort mit einer Ausgabe eines Neigungssensors, der eine Komponente eines Gradientensteuersystems (142) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei: der Status einen Druck innerhalb einer hydraulischen Hubvorrichtung umfasst; und die Antwort das Anzeigen eines visuellen Hinweises (194) zu dem Druck auf einem Bedienersteuerpult (190) der Baumaschine umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei: der Status eine Lage der Maschine umfasst; und die Antwort umfasst: Berechnen einer Abweichung der Lage der Maschine von einer ausgewählten Lage; und Einstellen einer Höhe der mehreren unabhängigen Propulsoren, um die Lage der Maschine zurück in die ausgewählte Lage zu bringen.