DE102020117932A1

DE102020117932A1 - Baumaschine mit rotorlastüberwachung

Info

Publication number: DE102020117932A1
Application number: DE102020117932.4A
Authority: DE
Inventors: Brian J. Schlenker
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2021-01-14
Also published as: US20210363707A1; CN112211067A; US20210010213A1; CN112211067B; US11802385B2; US11111639B2

Abstract

Eine Maschine (10) für Straßenarbeiten, wobei die Maschine Folgendes umfassen kann: einen Rahmen (12), ein Antriebssystem (13) mit einer vom Rahmen getragenen Leistungsquelle (13A), ein von der Leistungsquelle angetriebenes Frässystem (20) und eine Steuerung. Das Frässystem kann Folgendes umfassen: einen Rotor (22), der zum Drehen und Entfernen einer Materialmenge aus einem Arbeitsbereich (15) konfiguriert ist, ein Antriebselement (29), das den von der Leistungsquelle anzutreibenden Rotor koppelt; eine Spannanordnung (30), die zum Spannen des Antriebselements konfiguriert ist; und einen Sensor (40), der zum Messen der Spannung des Antriebselements konfiguriert ist. Die Steuerung kann so konfiguriert werden, dass sie als Reaktion auf ein vom Sensor empfangenes Signal bestimmt, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich allgemein, jedoch nicht einschränkend, auf Verfahren und Systeme für Baumaschinen, wie Rotationsmischmaschinen und Kaltfräsmaschinen. Insbesondere betrifft die vorliegende Anmeldung Systeme und Verfahren zur Überwachung der Belastung eines Rotors solcher Maschinen.
Hintergrund
Rotationsmischer können verwendet werden, um alte oder beschädigte Fahrbahnen zur Wiederverwendung auf den Oberflächen zu recyceln. Kaltfräsmaschinen können verwendet werden, um alte oder beschädigte Straßenbeläge von Oberflächen wie Straßen und Parkplätzen zu entfernen. Die Oberflächen in solchen Arbeitsbereichen können sich über verschiedene Gebiete erstrecken, einschließlich Oberflächen, die Steigungen (Gefälle) von der Horizontalen aufweisen. Als solche können diese Maschinen Systeme zum Einstellen der vertikalen Höhe der Maschine und ein daran angebrachtes rotierendes Schneidwerkzeug umfassen, um beispielsweise die Schnitttiefe während des Fräsvorgangs zu steuern.
Das US-Patent Nr. 7,353,105 mit dem Titel „Engine Control Device for Construction Machinery“ offenbart Baumaschinen, die einen umschaltbaren Motormodus zwischen normalem Betrieb und Energieeinsparung aufweisen. Die japanische Patentanmeldung Nr. 07189764 offenbart Baumaschinen, die die Motorleistung an die Arbeitslast anpassen, um ein Abwürgen des Motors zu verhindern.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Maschine für Straßenarbeiten, wobei die Maschine Folgendes umfassen kann: einen Rahmen, ein Antriebssystem mit einer vom Rahmen getragenen Leistungsquelle, ein von der Leistungsquelle angetriebenes Frässystem und eine Steuerung. Das Frässystem kann Folgendes umfassen: einen Rotor, der zum Drehen und Entfernen einer Materialmenge aus einem Arbeitsbereich konfiguriert ist; ein Antriebselement, das den von der Leistungsquelle anzutreibenden Rotor koppelt; eine Spannanordnung, die zum Spannen des Antriebselements konfiguriert ist; und einen Sensor, der zum Messen der Spannung des Antriebselements konfiguriert ist. Die Steuerung kann so konfiguriert werden, dass sie als Reaktion auf ein vom Sensor empfangenes Signal bestimmt, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann.
Ein Verfahren zum Überwachen eines Rotors einer Arbeitsmaschine, das Verfahren kann Folgendes umfassen: Bereitstellen eines Antriebselements, das den Rotor koppelt, der von einem Antriebssystem der Arbeitsmaschine angetrieben werden soll; Erfassen eines Drucks, der eine Spannung des Antriebselements anzeigt; und Bestimmen, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann, basierend auf der Erfassung des Drucks.
Ein System, das Folgendes umfassen kann: einen Rahmen, ein Antriebssystem mit einer Leistungsquelle, ein Frässystem, das von der Leistungsquelle angetrieben wird, und eine Steuerung. Das Frässystem kann Folgendes umfassen: einen Rotor, der zum Drehen und Entfernen einer Materialmenge aus einem Arbeitsbereich konfiguriert ist, einen Riemen, der dafür konfiguriert ist, den Rotor zu koppeln, so dass er von der Leistungsquelle angetrieben wird, und einen ersten Sensor, der dafür konfiguriert ist, den Druck eines Hydraulikzylinders zu messen, der den Riemen spannt. Die Steuerung kann so konfiguriert werden, dass sie als Reaktion auf ein vom ersten Sensor empfangenes Signal bestimmt, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann.
Figurenliste

1 ist eine schematische Seitenansicht einer Rotationsmischmaschine gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Frässystems der Rotationsmischmaschine gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung.
3A ist eine graphische Darstellung eines Drucksignals gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung.
3B ist eine graphische Darstellung des Drucksignals von 3A und eines Drehmomentsignals gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung.
3C ist eine graphische Darstellung des Drucksignals von 3A und eines Riemenscheibendrehzahlsignals gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung.

Detaillierte Beschreibung
1 ist eine schematische Seitenansicht der Rotationsmischmaschine 10, die den Rahmen 12 zeigt, an den ein Antriebssystem 13 mit einer Leistungsquelle 13A und Transportvorrichtungen (Rädern) angeschlossen werden kann. Die Transportvorrichtungen 16 können über mehrere Beine 18 (hier auch als Hebesäulen bezeichnet) mit dem Rahmen 12 verbunden sein. Die Rotationsmischmaschine 10 weist ein Frässystem 20 auf, das mit der Unterseite des Rahmens 12 zwischen den Transportvorrichtungen 16 verbunden ist. Obwohl die vorliegende Anmeldung unter Bezugnahme auf eine Rotationsmischmaschine beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung auf andere Arten von Industriemaschinen anwendbar, wie beispielsweise Kaltfräsmaschinen.
Der Rahmen 12 kann sich in Längsrichtung zwischen dem vorderen Ende 12A und dem hinteren Ende 12B entlang der Rahmenachse A erstrecken. Die Leistungsquelle 13A kann in einer beliebigen Anzahl verschiedener Formen bereitgestellt werden, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, Verbrennungsmotoren, Otto- und Diesel-Verbrennungsmotoren, Elektromotoren, Hybridmotoren und dergleichen. Strom von der Leistungsquelle 13A kann auf verschiedene Komponenten und Systeme des Antriebssystems 13 übertragen werden, wie die Transportvorrichtungen 16, eines oder mehrere der Vielzahl von Beinen 18, das Frässystem 20 und eine Steuerung 100.
Der Rahmen 12 kann von den Transportvorrichtungen 16 über die Beine 18 getragen werden. Obwohl als Transporträder gezeigt, können die Transportvorrichtungen 16 eine beliebige Art von Bodeneingriffsvorrichtung sein, die es der Rotationsmischmaschine 10 ermöglicht, sich über eine Oberfläche 14 innerhalb eines Arbeitsbereichs 15 zu bewegen. Somit können die Oberfläche 14 und der Arbeitsbereich 15 beispielsweise eine asphaltierte Straße oder ein Boden sein, der bereits von der Rotationsmischmaschine 10 bearbeitet wurde. Somit könnten in alternativen Ausführungsformen die Transportvorrichtungen 16 als Schienenanordnungen oder Raupenketten konfiguriert sein. Die Transportvorrichtungen 16 können dafür konfiguriert sein, die Rotationsmischmaschine 10 in einer Vorwärts- und einer Rückwärtsbewegung entlang der Bodenoberfläche in Richtung der Achse A zu bewegen. Die Beine 18 können relativ zu den Transportvorrichtungen 16 und der Oberfläche 14 vertikal beweglich sein (d. h. zum Anheben und Absenken des Rahmens 12 und des Rotors 22 (auch als Trommel bezeichnet)). Die Beine 18 können dafür konfiguriert sein, sich zu drehen, um eine Lenkung für die Rotationsmischmaschine 10 bereitzustellen.
Die Beine 18 können jeweils Aktuatoren wie eine hydraulische Hebesäule umfassen, die zum Anheben und Absenken des Rahmens 12 konfiguriert ist, um beispielsweise eine gewünschte Schnitttiefe des Rotors 22 des Frässystems 20 einzustellen und den Rahmen 12 und den Rotor 22 anzuheben, um die Rotationsmischmaschine 10 aufzunehmen, die mit Hindernissen auf dem Boden in Eingriff steht. Diese Hindernisse können unter Verwendung des Überwachungssystems 101 und von Techniken, die mit der Steuerung 100 verwendet werden können, wie nachstehend erläutert, erfasst oder auf andere Weise bestimmt werden. In einigen Fällen können die beiden Vorderbeine unabhängig voneinander arbeiten, während die Hinterbeine mit Druckausgleich zusammengebunden und zusammen angehoben und abgesenkt werden können. Somit können die Beine 18 vertikal bewegliche Beine sein, die dafür konfiguriert sind, (in Kombination mit der Steuerung 100) eine gewünschte Haltung des Rahmens 12 und des Rotors 22 relativ zur Oberfläche 14 des Arbeitsbereichs 15 aufrechtzuerhalten.
Wie hierin beschrieben, können eines oder mehrere der Vielzahl von Beinen 18 mit einem Hydrauliksystem, das von der Steuerung 100 betrieben werden kann, die eine Rückmeldung mit den Verfahren des Überwachungssystems 101 empfängt, und/oder einem oder mehreren Sensoren gekoppelt sein (z. B. einem oder mehreren Hydraulikdrucksensoren, die als Antriebselement-Spannungssensor(en), Riemenscheiben-Drehzahlsensor(en), Antriebselement-Drehzahlsensor(en), Drehmomentsensor(en) oder Kombinationen davon verwendet werden).
Das Frässystem 20 kann mit dem Rahmen 12 verbunden sein und kann Teil des Antriebssystems 13 der Maschine 10 sein. Das Frässystem 20 kann den Rotor 22, ein Gehäuse 24 und einen Frässystemaktuator 25 umfassen. Der Rotor 22 (manchmal als Fräswalze oder Trommel bezeichnet) ist relativ zum Rahmen 12 und zur Oberfläche 14 drehbar und betriebsmäßig verbunden, um von der Leistungsquelle angetrieben zu werden. Der Rotor 22 kann mehrere Schneidwerkzeuge wie Meißel oder Schneiden umfassen, die darauf angeordnet sind. Der Rotor 22 kann innerhalb des Gehäuses 24 um die Achse B gedreht werden, die sich in einer Richtung senkrecht zur Rahmenachse A in die Ebene von 1 erstreckt. Wenn die drehbare Frästrommel 22 um die Achse B rotiert oder sich darum dreht, können die Schneidwerkzeuge in die Oberfläche 14, wie beispielsweise Asphalt, bestehender Straßen, Brücken, Parkplätze und dergleichen eingreifen. Wenn die Schneidwerkzeuge in die Oberfläche 14 eingreifen, entfernen die Schneidwerkzeuge außerdem Materialschichten, die die Arbeitsfläche bilden, wie z. B. gehärteten Schmutz. Die Drehwirkung des Rotors 22 und der Schneidwerkzeuge pulverisiert und mischt eine vorhandene Straßenoberfläche (Oberfläche 14) und eine vorbestimmte Menge des darunter liegenden Materials in einer durch das Gehäuse 24 gebildeten Rotorkammer, um eine neue Basis oder eine neue Straßenoberfläche zu erstellen. Durch die Wirkung des Rotors 22 und der Schneidwerkzeuge können verschiedene Additive oder Aggregate auf Oberflächen (einschließlich Oberfläche 14) oder innerhalb des Arbeitsbereichs abgeschieden werden. Somit kann die Rotationsmischmaschine 10 der vorliegenden Anmeldung Systeme zum Abscheiden eines Additivs umfassen, wie Portlandzement, Kalk, Flugasche, Zementofenstaub usw. und/oder Wasser auf den Arbeitsflächen während des Mischens/Pulverisierens.
Bezugnehmend auf 1 bildet das Gehäuse 24 die Kammer zur Aufnahme des Rotors 22 und der Wirkung des Rotors beim Pulverisieren der Oberfläche 14. Das Gehäuse 24 kann Vorder- und Rückwände und eine obere Abdeckung aufweisen, die über dem Rotor 22 positioniert ist. Darüber hinaus kann das Gehäuse 24 seitliche Abdeckungen oder Seitenplatten (diese und andere Komponenten des Frässystems 20 sind in 2 entfernt), auf der linken und rechten Seite des Rotors 22 in Bezug auf eine Fahrtrichtung der Rotationsmischmaschine 10 umfassen. Das Gehäuse 24 ist zum Boden hin offen, so dass der Rotor 22 aus dem Gehäuse 24 in den Boden eingreifen kann.
Das Frässystem 20 kann auch den Frässystemaktuator 25 umfassen, der einen Hydraulikzylinder oder umfassen kann eine andere Vorrichtung, die konfiguriert ist, um den Rotor 22 anzuheben und abzusenken, um die Schnitttiefe, die der Rotor 22 mit der Oberfläche 14 des Arbeitsbereichs 15 macht, selektiv zu lösen, einzurasten, zu erhöhen oder zu verringern.
2 zeigt zusätzliche Komponenten des Frässystems 20, einschließlich eines Getriebes 26, Riemenscheiben 28, eines Antriebselements 29 und einer Spannanordnung 30. Die Spannanordnung 30 kann einen Hydraulikzylinder 32 umfassen. In 2 wurden Komponenten wie das Gehäuse 24 und Teile des Rotors 22 entfernt.
Das Getriebe 26 kann mechanisch mit dem Antriebssystem 13 (1) gekoppelt sein, um von der Leistungsquelle 13A angetrieben zu werden. Das Getriebe 26 umfasst eine Riemenscheibe 28A, eine der Riemenscheiben 28. Die Riemenscheiben 28 sind drehbar und können so konfiguriert sein, dass sie in ein Inneres des Antriebselements 29 eingreifen. Die Riemenscheibe 28A kann zur Drehung mit dem Getriebe 26 gekoppelt sein und das Antriebselement 29 antreiben. Das Antriebselement 29 kann einen geschlossenen Riemen, eine Kette oder ein anderes gespanntes Element umfassen, das aus geeigneten Materialien hergestellt ist, und kann so konfiguriert sein, dass es eine zweite Riemenscheibe 28B des Rotors 22 umschlingt und mit dieser gekoppelt ist. Die zweite Riemenscheibe 28B kann eine der Riemenscheiben 28 sein. Obwohl hier der Begriff „Riemenscheibe“ verwendet wird, wird darauf hingewiesen, dass die Riemenscheiben jede Konfiguration aufweisen können, die für eine Kupplung mit dem Antriebselement 29 geeignet ist. Wenn also das Antriebselement 29 beispielsweise eine Kette ist, könnten die Riemenscheiben Zahnräder oder ein anderer geeigneter Mechanismus sein.
Die Spannanordnung 30 kann eine dritte Riemenscheibe 28C, den Hydraulikzylinder 32, einen Arm 34 und eine Basis 36 umfassen. Die Basis 36 kann mit dem Rahmen der Rotationsmischmaschine oder mit anderen Teilen des Frässystems 20 wie dem Gehäuse verbunden sein. Die Riemenscheibe 28C kann so konfiguriert sein, dass sie mit dem Antriebselement 29 in Eingriff steht und mit diesem gekoppelt ist, um sich bei Bewegung des Antriebselements 29 zu drehen. Die Spannanordnung 30 kann den Arm 34 umfassen, der beweglich mit der Basis 36 verbunden ist, beispielsweise über Stifte oder andere mechanische Mechanismen. Die Position des Arms 34 kann durch den Hydraulikzylinder 32 relativ zur Basis 36 bewegt werden, der an einem ersten Ende mit dem Arm 34 gekoppelt sein kann. Beispielsweise kann der Hydraulikzylinder 32 ausgefahren werden, um den Arm 34 relativ zur Basis 36 zu schwenken, um über die Riemenscheibe 28C einen Grad an Spannung auf das Antriebselement 29 auszuüben. Dieser Spannungsgrad am Antriebselement 29 kann durch Bewegung des Arms 34 einstellbar sein, was durch Aus-/Einfahren des Endes des Hydraulikzylinders 32 erleichtert wird. Das Aus-/Einfahren des Endes des Hydraulikzylinders 32 kann durch Ändern eines Drucks der Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Hydraulikzylinders 32 erreicht werden.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform von 2 kann das Frässystem 20 mindestens einen Riemenscheibensensor 38 und mindestens einen Drucksensor 40 umfassen. Ein Drehmoment des Getriebes 26, des Rotors 22 oder anderer Teile des Antriebssystems 13 kann optional auch durch einen oder mehrere Sensoren gemessen werden, die in 2 nicht speziell dargestellt sind, und kann mit dem Überwachungssystem 101 und der Steuerung 100 verwendet werden.
Der mindestens eine Riemenscheibensensor 38 kann dafür konfiguriert sein, Kriterien wie eine Drehzahl, eine Beschleunigung usw. einer oder mehrerer der Riemenscheiben 28 zu messen. Aus diesen Daten kann eine Drehzahl, Beschleunigung usw. des Antriebselements 29 bestimmt werden, beispielsweise durch die Steuerung 100 (1). In ähnlicher Weise kann der mindestens eine Drucksensor 40 dafür konfiguriert sein, den Druck innerhalb des Hydraulikzylinders 32 zu überwachen. Dieser Druck kann auf eine Spannung des Antriebselements 29 hinweisen. Signale/Daten von dem mindestens einen Riemenscheibensensor 38 und dem mindestens einen Drucksensor 40 können an die Steuerung 100 übertragen werden (1). Basierend auf einem oder mehreren dieser Signale kann die Steuerung 100 bestimmen, ob der Rotor 22 auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor 22 beschädigen kann. Obwohl der mindestens eine Riemenscheibensensor 38 in 2 dargestellt ist, können gemäß anderen Ausführungsformen andere Arten und Positionen des Sensors verwendet werden, um die Drehzahl, Beschleunigung usw. des Antriebselements 29 zu bestimmen. Zum Beispiel kann eine oder mehrere Unterscheidungsmarkierungen auf dem Antriebselement 29 angebracht werden und ein Drehzahlmesser oder ein anderer visueller Sensor könnte verwendet werden, um Drehzahl, Beschleunigung usw. des Antriebselements 29 zu bestimmen, in dem gezählt wird, wie oft die Markierung(en) mit der Bewegung des Antriebselements 29 visuell innerhalb des Bereichs verlaufen. Obwohl sowohl der mindestens eine Riemenscheibensensor 38 als auch der kleinste Drucksensor 40 in der Ausführungsform von 2 gezeigt sind, wird zusätzlich in Betracht gezogen, dass in einigen Ausführungsformen nur einer dieser Sensoren verwendet werden muss, um zu bestimmen, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 können ein oder mehrere Aspekte der Rotationsmischmaschine 10, einschließlich des Überwachungssystems 101, von einer oder mehreren eingebetteten oder integrierten Steuerungen 100 der Rotationsmischmaschine 10 verwaltet werden. Die Steuerung 100 kann einen oder mehrere Prozessoren, Mikroprozessoren, Mikrocontroller, elektronische Steuermodule (ECMs), elektronische Steuereinheiten (ECUs) oder andere geeignete Mittel zur elektronischen Überwachung und/oder Steuerung der Funktionalität der Rotationsmischmaschine 10 umfassen.
Die Steuerung 100 kann dafür konfiguriert sein, gemäß einem vorbestimmten Algorithmus oder einem Satz von Anweisungen zu arbeiten, um die Rotationsmischmaschine 10 basierend auf verschiedenen Betriebsbedingungen, einschließlich beispielsweise Eingabe von dem mindestens einen Drucksensor 40 und/oder dem mindestens einen Riemenscheibensensor 38, zu überwachen und zu steuern.
Es wird ferner in Betracht gezogen, dass die Steuerung 100 dafür konfiguriert werden kann, kontinuierlich verschiedene Berechnungen durchzuführen, z. B. Bestimmen, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor in Echtzeit dynamisch beschädigen kann, und diese an eine Schnittstelle auszugeben und/oder andere Maßnahmen zu ergreifen.
Solche Algorithmen oder Befehlssätze können in einer Datenbank gespeichert und in einen integrierten Speicher der Steuerung 100 eingelesen oder auf einem Speichermedium oder Speicher vorprogrammiert werden, auf den die Steuerung 100 zugreifen kann, zum Beispiel in Form einer Festplatte, eines Sprunglaufwerks, eines optischen Mediums, eines Direktzugriffsspeichers (Random Access Memory, RAM), eines Nur-Lese-Speichers (Read-Only Memory, ROM) oder eines anderen geeigneten computerlesbaren Speichermediums, das üblicherweise auf dem Fachgebiet verwendet wird (jeweils bezeichnet als „Datenbank“).
Die Steuerung 100 kann in elektrischer Kommunikation stehen oder mit dem Frässystem 20, dem Antriebssystem 13 oder dergleichen und verschiedenen anderen Komponenten, Systemen oder Teilsystemen der Rotationsmischmaschine 10 verbunden sein. Durch eine solche Verbindung kann die Steuerung 100 Daten bezüglich der aktuellen Betriebsparameter der Rotationsmischmaschine 10 von Sensoren empfangen, wie von einem oder mehreren Drehmomentsensoren, dem mindestens einen Drucksensor 40 und/oder dem mindestens einen Riemenscheibensensor 38 und dergleichen. Als Reaktion auf eine solche Eingabe kann die Steuerung 100 verschiedene Bestimmungen durchführen und Ausgangssignale senden, die den Ergebnissen solcher Bestimmungen entsprechen oder den Aktionen entsprechen, die ausgeführt werden müssen, z. B. Erzeugen von Auf- und Abbewegungen der Beine 18 (wodurch der Rotor 22 angehoben wird), Anheben des Rotors 22 mit einem Aktuator oder Trennen des Rotors 22 vom Antrieb durch das Antriebssystem 13 nach Wunsch. Somit kann die Steuerung 100 dafür konfiguriert sein, automatisch verschiedene Aktuatoren zu aktivieren oder andere Aktionen auszuführen, um Komponenten wie den Rotor 22 zu schützen.
Wie in 3A gezeigt, kann gemäß einer Ausführungsform die Steuerung 100 dafür konfiguriert sein, ein Signal 102 zu empfangen, das einen Druck innerhalb des Hydraulikzylinders 32 anzeigt (2). Dieser Druck kann erfasst und das Signal mit dem mindestens einen Drucksensor 40 erzeugt werden (2). 3A zeigt eine grafische Darstellung des Signals, das den Druck anzeigt, während der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann. Wie in der Grafik von 3A gezeigt, weist das Signal 102 einen Bereich 104 auf, in dem der Druck des Hydraulikzylinders um 10% oder mehr von einem mittleren Druck abnimmt, wenn der Rotor anfänglich auf das Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann. Der Graph weist auch einen Bereich 106 auf, in dem der Druck im Vergleich zum mittleren Druck um mindestens 25% zunimmt. Der Bereich 104 und der Bereich 106 treten innerhalb von 0,2 Sekunden oder weniger voneinander auf. Es werden jedoch andere Zeitintervalle zwischen den Bereichen 104 und 106 basierend auf den Betriebsbedingungen in Betracht gezogen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung 100 dafür konfiguriert sein, als Reaktion auf das von dem mindestens einen Drucksensor 40 empfangene Signal 102 zu bestimmen, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann. Zum Beispiel kann die Steuerung 100 diese Bestimmung vornehmen, indem sie bestimmt, ob der Druck um mindestens 5%, mindestens 10%, mindestens 15%, mindestens 20%, mindestens 25% usw. im Vergleich zum mittleren Druck abnimmt. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 100 diese Bestimmung vornehmen, indem sie bestimmt, ob der Druck um mindestens 10%, mindestens 15%, mindestens 20%, mindestens 25%, mindestens 30%, mindestens 35% mindestens 40%, mindestens 50%, mindestens 60%, mindestens 75%, mindestens 100% usw. im Vergleich zum mittleren Druck zunimmt. In noch weiteren Ausführungsformen kann die Steuerung 100 diese Bestimmung vornehmen, indem sie bestimmt, ob der Druck um mindestens 5% (oder einen anderen Prozentsatz wie mindestens 10%, mindestens 15%, mindestens 20%, mindestens 25%) im Vergleich zum mittleren Druck abnimmt, woraufhin der Druck dann um mindestens 20% (oder einen anderen Prozentsatz wie mindestens 10%, mindestens 15%, mindestens 25%, mindestens 30%, mindestens 35%, mindestens 40%, mindestens 50%, mindestens 60%, mindestens 75 %, mindestens 100%) im Vergleich zum mittleren Druck innerhalb von 0,2 Sekunden oder weniger oder innerhalb eines anderen festgelegten Zeitintervalls wie, ohne darauf beschränkt zu sein, (0,025 Sekunden oder weniger, 0,04 Sekunden oder weniger, 0,06 Sekunden oder weniger, 0,08 Sekunden oder weniger, 0,1 Sekunden oder weniger, 0,12 Sekunden oder weniger, 0,14 Sekunden oder weniger, 0,16 Sekunden oder weniger, 0,18 Sekunden oder weniger, 0,22 Sekunden oder weniger, 0,24 Sekunden oder weniger, 0,26 Sekunden oder weniger, 0,28 Sekunden oder weniger, 0,30 Sekunden oder weniger, 0,35 Sekunden oder weniger, 0,4 Sekunden oder weniger, 0,5 Sekunden oder weniger, 0,75 Sekunden oder weniger, 1,0 Sekunden oder weniger usw.) zunimmt.
Es ist anzumerken, dass in anderen in Betracht gezogenen Ausführungsformen, in denen der Hydraulikzylinder 32 und die Spannanordnung 30 auf eine andere Weise als die Anordnung von 2 positioniert sind (wie eine umgekehrte Anordnung relativ zur Anordnung von 2), der Druck innerhalb des Hydraulikzylinders 32 anfänglich ansteigen kann, wenn der Rotor auf einen Gegenstand gestoßen ist, der den Rotor beschädigen kann. Somit kann in solchen Ausführungsformen die Steuerung 100 dafür konfiguriert werden, als Reaktion auf ein Signal (wobei sich dieses Signal von dem des Signals 102 unterscheidet), das von dem mindestens einen Drucksensor 40 empfangen wird, zu bestimmen, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann. Zum Beispiel kann die Steuerung 100 diese Bestimmung vornehmen, indem sie bestimmt, ob der Druck um mindestens 5%, mindestens 10%, mindestens 15%, mindestens 20%, mindestens 25% usw. im Vergleich zum mittleren Druck zunimmt. In noch weiteren Ausführungsformen kann die Steuerung 100 diese Bestimmung vornehmen, indem sie bestimmt, ob der Druck um mindestens 5% (oder einen anderen Prozentsatz wie mindestens 10%, mindestens 15%, mindestens 20%, mindestens 25%) im Vergleich zum mittleren Druck zunimmt, woraufhin der Druck dann um mindestens 20% (oder einen anderen Prozentsatz wie mindestens 10%, mindestens 15%, mindestens 25%, mindestens 30%, mindestens 35%, mindestens 40%, mindestens 50%, mindestens 60%, mindestens 75 %, mindestens 100%) im Vergleich zum mittleren Druck innerhalb von 0,2 Sekunden oder weniger oder einem anderen festgelegten Zeitintervall ab, wie z. B. ohne darauf beschränkt zu sein, (0,025 Sekunden oder weniger, 0,04 Sekunden oder weniger, 0,06 Sekunden oder weniger, 0,08 Sekunden oder weniger, 0,1 Sekunden oder weniger, 0,12 Sekunden oder weniger, 0,14 Sekunden oder weniger, 0,16 Sekunden oder weniger, 0,18 Sekunden oder weniger, 0,22 Sekunden oder weniger, 0,24 Sekunden oder weniger, 0,26 Sekunden oder weniger, 0,28 Sekunden oder weniger, 0,30 Sekunden oder weniger, 0,35 Sekunden oder weniger, 0,4 Sekunden oder weniger, 0,5 Sekunden oder weniger, 0,75 Sekunden oder weniger, 1,0 Sekunden oder weniger usw.) abnimmt.
3B zeigt eine alternative Ausfuhrungsform, bei der sowohl das Signal 102, das den Druck innerhalb des Hydraulikzylinders 32 (2) anzeigt, als auch ein Signal 108, das das Drehmoment des Antriebssystems 13 (1) anzeigt, grafisch dargestellt sind. Das Signal 108 kann von einem Drehmomentsensor des Antriebssystems 13 stammen, wie zuvor erläutert. Das Signal 108 weist einen Bereich 110 auf, in dem das Drehmoment des Antriebssystemdrehmoments gegenüber einem mittleren Drehmoment um 50% oder mehr zunimmt, wenn der Rotor anfänglich auf das Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann. Der Graph weist darüber hinaus einen Bereich 112 auf, in dem das Drehmoment von einem mittleren Drehmoment oder mehr relativ zum mittleren Drehmoment um mindestens 10% abnimmt. Die Bereiche 110 und 112 treten innerhalb von 0,2 Sekunden oder weniger voneinander auf und entsprechen im Allgemeinen zur gleichen Zeit und über den gleichen Zeitraum den Bereichen 104 und 106 des Signals 102. Es werden jedoch andere Zeitintervalle zwischen den Bereichen 110 und 112 basierend auf den Betriebsbedingungen in Betracht gezogen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung 100 dafür konfiguriert sein, als Reaktion auf die Signale 102 und 108, die von dem mindestens einen Drucksensor 40 und dem Drehmomentsensor empfangen werden, zu bestimmen, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann. Zum Beispiel kann die Steuerung 100 diese Bestimmung vornehmen, indem sie bestimmt, ob der Druck um mindestens 5%, mindestens 10%, mindestens 15%, mindestens 20%, mindestens 25% usw. im Vergleich zum mittleren Druck abnimmt, und ob das Drehmoment um 50% oder mehr (oder einen anderen Wert wie 25% oder mehr, 35% oder mehr, 75% oder mehr, 100% oder mehr, 125% oder mehr, 150% oder mehr, 200% oder mehr, 300% oder mehr, 500% oder mehr mehr, 600% oder mehr usw.) im Vergleich zu einem mittleren Drehmoment während einer entsprechenden Zeit (im Wesentlichen dieselbe Zeit und dieselbe Zeitdauer) zunimmt. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 100 diese Bestimmung vornehmen, indem sie bestimmt, ob der Druck um mindestens 10% (oder andere Werte wie mindestens 15%, mindestens 20%, mindestens 25%, mindestens 30%, mindestens 35%, mindestens 40%, mindestens 50%, mindestens 60%, mindestens 75 % mindestens 100% usw.) im Vergleich zum mittleren Druck zunimmt und das Drehmoment um mindestens 10% (oder einen anderen Wert wie mindestens 5%, mindestens 15%, mindestens 25%, mindestens 50%) im Vergleich zum mittleren Drehmoment während der entsprechenden Zeit abnimmt.
3C zeigt noch eine andere alternative Ausführungsform, bei der sowohl das Signal 102, das den Druck innerhalb des Hydraulikzylinders 32 (2) anzeigt, grafisch dargestellt ist als auch ein Signal 116, das eine Drehzahl des Antriebselements 29 (2) anzeigt, grafisch dargestellt ist. Das Signal 116 kann von mindestens einem Riemenscheibensensor 38 (2) oder einem anderen Sensor stammen, wie zuvor erläutert. Das Signal 116 hat einen Bereich 118, in dem die Drehzahl des Antriebselements im Vergleich zu einer mittleren Drehzahl des Antriebselements um mindestens 10% abnimmt, wenn der Rotor anfänglich auf das Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann. Der Graph hat auch einen Bereich 120, in dem die Drehzahl des Antriebselements im Vergleich zur mittleren Drehzahl des Antriebselements um mindestens 10% zunimmt. Die Bereiche 118 und 120 treten innerhalb von 0,2 Sekunden oder weniger voneinander auf und entsprechen im Allgemeinen zur gleichen Zeit und über den gleichen Zeitraum den Bereichen 104 und 106 des Signals 102. Es werden jedoch andere Zeitintervalle zwischen den Bereichen 118 und 120 basierend auf den Betriebsbedingungen in Betracht gezogen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung 100 dafür konfiguriert sein, als Reaktion auf die Signale 102 und 116, die von dem mindestens einen Drucksensor 40 und dem mindestens einen Riemenscheibensensor 38 empfangen werden, zu bestimmen, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann. Zum Beispiel kann die Steuerung 100 diese Bestimmung vornehmen, indem sie bestimmt, ob der Druck um mindestens 5%, mindestens 10%, mindestens 15%, mindestens 20%, mindestens 25% usw. im Vergleich zum mittleren Druck abnimmt, und ob die Drehzahl um mindestens 10% (oder einen anderen Wert wie mindestens 5%, mindestens 7%, mindestens 10%, mindestens 15%, mindestens 20%, mindestens 25%, mindestens 30%, mindestens 50 usw.) im Vergleich zu einer mittleren Drehzahl des Antriebselements während einer entsprechenden Zeit abnimmt (im Wesentlichen dieselbe Zeit und dieselbe Zeitdauer). Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 100 diese Bestimmung vornehmen, indem sie bestimmt, ob der Druck um mindestens 10% (oder andere Werte wie mindestens 15%, mindestens 20%, mindestens 25%, mindestens 30%, mindestens 35%, mindestens 40%, mindestens 50%, mindestens 60%, mindestens 75 % mindestens 100% usw.) im Vergleich zum mittleren Druck zunimmt und das Drehmoment um mindestens 10% (oder einen anderen Wert wie mindestens 5%, mindestens 15%, mindestens 25%, mindestens 50%) im Vergleich zum mittleren Drehmoment während der entsprechenden Zeit zunimmt.
Die Steuerung 100 kann verschiedene Ausgabegeräte wie Bildschirme, Videoanzeigen, Monitore und dergleichen umfassen, mit denen Informationen, Warnungen, Daten wie Text, Zahlen, Grafiken, Symbole und dergleichen zum Status der Maschine 10 angezeigt werden können. Die Steuerung 100 einschließlich der Bedienerschnittstelle kann zusätzlich Folgendes umfassen: eine Vielzahl von Eingabeschnittstellen zum Empfangen von Informationen und Befehlssignalen von verschiedenen Schaltern und Sensoren, die der Rotationsmischmaschine 10 zugeordnet sind, und eine Vielzahl von Ausgabeschnittstellen zum Senden von Steuersignalen an verschiedene Aktuatoren, die der Rotationsmischmaschine 10 zugeordnet sind. In geeigneter Weise programmiert, kann die Steuerung 100 viele zusätzliche ähnliche oder völlig unterschiedliche Funktionen erfüllen, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist. Wie zuvor erläutert, kann die Steuerung so konfiguriert werden, dass sie die Maschine 10 so steuert, dass sie mindestens eine der folgenden Aktionen ausführt: Entkoppeln des Frässystems 20 vom Antrieb durch die Leistungsquelle, Aktivieren eines ersten Aktuators, der so konfiguriert ist, dass er den Rotor relativ zu einer Oberfläche des Arbeitsbereichs anhebt oder Aktivieren eines zweiten Aktuators, um den Rahmen relativ zur Oberfläche anzuheben, wodurch der Rotor angehoben wird, wenn bestimmt wird, dass der Rotor auf das Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Anmeldung beschreibt verschiedene Vorrichtungen, Systeme und Verfahren für eine Rotationsmischmaschine 10 oder eine Kaltfräsmaschine. Diese können eine Steuerung oder ein Verfahren zum Überwachen und Steuern umfassen, die bzw. das bestimmt, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann. Die offenbarten Vorrichtungen, Systeme und Verfahren können verwendet werden, um Komponenten wie den Rotor 22 und andere Teile des Frässystems 20 (wie das Antriebselement 29) und/oder das Antriebssystem 13 vor Beschädigung zu schützen, wodurch Kosteneinsparungen erzielt und Ausfallzeiten für die Reparatur reduziert werden. Hierin offenbarte Techniken umfassen beispielsweise, dass automatisch Maßnahmen ergriffen werden können, wenn die Steuerung 100 oder ein Verfahren zum Überwachen und Steuern bestimmt, dass der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann. Zum Beispiel kann die Steuerung 100 eine Entkopplung des Frässystems vom Antrieb durch die Leistungsquelle befehlen, einen ersten Aktuator aktivieren, der so konfiguriert ist, dass er den Rotor relativ zu einer Oberfläche des Arbeitsbereichs anhebt, oder einen zweiten Aktuator aktivieren, um den Rahmen relativ zur Oberfläche anzuheben und dadurch den Rotor anzuheben.
Diese Bestimmung kann unter Verwendung von Signalen von einem oder mehreren Sensoren des Frässystems 20 erfolgen, wie beispielsweise mindestens einem Drucksensor 40, dem mindestens einen Riemenscheibensensor 38 und/oder dem Drehmomentsensor. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben, wie oben diskutiert, beispielsweise erkannt, dass ein Druck in einem Antriebselement-Spannungszylinder (der die Spannung auf dem Antriebselement anzeigt) abfällt (oder in anderen Konfigurationen zunimmt), wenn eine Drehmomentspitze in dem Antriebssystem gesehen wird. Dies ist beispielsweise in 3A als Bereich 104 zu sehen. Eine Druckspitze (oder ein Abfall in alternativen Konfigurationen) ist auch unmittelbar nach dem Ereignis mit hohem Drehmoment zu sehen. Dies ist in 3A in Bereich 106 zu sehen. Diese Druckänderungen können einzeln, zusammen oder in Kombination mit anderen erfassten Kriterien verwendet werden (z. B. gemessenes Drehmoment, erfasste Riemen-/Riemenscheibendrehzahl, erfasste Riemen-/Riemenscheibenbeschleunigung usw.), um eine Drehmomentspitze so zu erfassen und zu identifizieren, dass die oben diskutierten Aktionen von der Steuerung 100 befohlen werden können.
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 7353105 [0003]
JP 07189764 [0003]

Claims

Maschine (10) für Straßenarbeiten, wobei die Maschine Folgendes umfasst: einen Rahmen (12); ein Antriebssystem (13) mit einer vom Rahmen getragenen Leistungsquelle (13A); ein Frässystem (20), das von der Leistungsquelle angetrieben wird, wobei das Frässystem Folgendes umfasst: einen Rotor (22), der zum Drehen und Entfernen einer Materialmenge aus einem Arbeitsbereich (15) konfiguriert ist, ein Antriebselement (29), das den von der Leistungsquelle anzutreibenden Rotor koppelt; eine Spannanordnung (30), die zum Spannen des Antriebselements konfiguriert ist; und einen Sensor (40), der zum Messen der Spannung des Antriebselements konfiguriert ist; und eine Steuerung, die dafür konfiguriert ist, als Reaktion auf ein vom Sensor empfangenes Signal zu bestimmen, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann.
Maschine nach Anspruch 1, wobei die Spannanordnung einen Hydraulikzylinder (32) umfasst und wobei der Sensor einen Drucksensor umfasst, der dafür konfiguriert ist, einen Druck des Hydraulikzylinders zu messen, der die Spannung des Antriebselements anzeigt.
Maschine nach Anspruch 2, wobei der Druck des Hydraulikzylinders von einem mittleren Druck um 10% oder mehr abnimmt, wenn der Rotor anfänglich auf das Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann, oder wobei die Steuerung durch eines oder mehrere der folgenden bestimmt, ob der Rotor auf das Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann: Bestimmen, ob der Druck im Vergleich zum mittleren Druck um mindestens 10% abnimmt; Bestimmen, ob der Druck im Vergleich zum mittleren Druck um mindestens 25% zunimmt; oder Bestimmen, ob der Druck im Vergleich zum mittleren Druck um mindestens 5% abnimmt und der Druck dann im Vergleich zum mittleren Druck innerhalb von 0,2 Sekunden oder weniger um mindestens 20% zunimmt.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner einen zweiten Sensor (38) umfasst, der dafür konfiguriert ist, eine Drehzahl des Antriebselements oder ein Drehmoment des Antriebssystems zu messen, wobei die Steuerung dafür konfiguriert ist, als Reaktion auf das vom Sensor empfangene Signal und ein vom zweiten Sensor empfangenes Signal zu bestimmen, ob der Rotor auf das Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann.
Maschine nach Anspruch 4, wobei die Steuerung durch eines oder mehrere der folgenden bestimmt, ob der Rotor auf das Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann: Bestimmen, ob das Drehmoment im Vergleich zu einem mittleren Drehmoment um 50% oder mehr zunimmt und der Druck innerhalb eines entsprechenden Zeitrahmens um mindestens 10% im Vergleich zum mittleren Druck abnimmt; oder Bestimmen, ob die Drehzahl des Antriebselements im Vergleich zu einer mittleren Drehzahl des Antriebselements um mindestens 10% abnimmt und der Druck im Vergleich zum mittleren Druck innerhalb des entsprechenden Zeitrahmens um mindestens 10% abnimmt.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerung dafür konfiguriert ist, Folgendes auszuführen: Steuern der Maschine für mindestens eines der Folgenden: Entkoppeln des Frässystems vom Antrieb durch die Leistungsquelle, Aktivieren eines ersten Aktuators (25), der so konfiguriert ist, dass er den Rotor relativ zu einer Oberfläche des Arbeitsbereichs anhebt, oder Aktivieren eines zweiten Aktuators (18), um den Rahmen relativ zur Oberfläche anzuheben, wodurch der Rotor angehoben wird, wenn bestimmt wird, dass der Rotor auf das Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann.
Verfahren zum Überwachen eines Rotors (22) einer Arbeitsmaschine (10), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Antriebselements (29), das den Rotor koppelt, der von einem Antriebssystem (13) der Arbeitsmaschine angetrieben werden soll; Erfassen eines Drucks, der eine Spannung des Antriebselements anzeigt; und Bestimmen, ob der Rotor auf ein Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann, basierend auf der Erfassung des Drucks.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bestimmen, ob der Rotor auf das Objekt gestoßen ist, das den Rotor basierend auf der Erfassung des Drucks beschädigen kann, eines oder mehrere von Folgendem umfasst: Bestimmen, ob der Druck im Vergleich zum mittleren Druck um mindestens 10% abnimmt; Bestimmen, ob der Druck im Vergleich zum mittleren Druck um mindestens 25% zunimmt; oder Bestimmen, ob der Druck im Vergleich zu einem mittleren Druck um mindestens 5% abnimmt und der Druck dann im Vergleich zum mittleren Wert innerhalb von 0,2 Sekunden oder weniger um mindestens 20% zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner Folgendes umfasst: Erfassen einer Drehzahl des Antriebselements oder eines Drehmoments des Antriebssystems und Bestimmen, ob der Rotor auf das Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann, basierend auf der Erfassung des Drucks und der Erfassung der Drehzahl des Antriebselements oder des Drehmoments des Antriebssystems.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bestimmen, ob der Rotor auf das Objekt gestoßen ist, das den Rotor beschädigen kann, basierend auf der Erfassung des Drucks und der Erfassung der Drehzahl des Antriebselements oder des Drehmoments des Antriebssystems, eines oder mehrere von Folgendem umfasst: Bestimmen, ob das Drehmoment im Vergleich zu einem mittleren Drehmoment um 50% oder mehr zunimmt und der Druck innerhalb von 0,2 Sekunden oder weniger um mindestens 10% im Vergleich zum mittleren Druck abnimmt; oder Bestimmen, ob die Drehzahl des Antriebselements im Vergleich zu einer mittleren Drehzahl des Antriebselements um mindestens 10% abnimmt und der Druck im Vergleich zum mittleren Druck innerhalb von 0,2 Sekunden oder weniger um mindestens 10% abnimmt.