DE102020211187A1

DE102020211187A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Antreiben einer Mischtrommel

Info

Publication number: DE102020211187A1
Application number: DE102020211187.1A
Authority: DE
Inventors: Markus Eymüller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-09-07
Filing date: 2020-09-07
Publication date: 2022-03-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Antreiben einer Mischtrommel eines Fahrmischers, aufweisend einen elektrischen Motor (12) zum Antreiben der Mischtrommel (15) über eine mechanische Wirkverbindung sowie eine Steuereinrichtung. Durch eine Eingabevorrichtung wird einer Steuereinrichtung ein Solldrehwinkel der Mischtrommel vorgegeben. Die Steuereinrichtung detektiert laufend den Istdrehwinkel der Mischtrommel. Die Steuereinrichtung steuert bei Bedarf den Elektromotor so an, dass die Mischtrommel bei Erreichen des Solldrehwinkels anhält und in diesem Drehwinkel gehalten wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Antreiben einer Mischtrommel eines Fahrmischers, die eine elektrische Antriebseinrichtung aufweist. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Antreiben einer Mischtrommel eines Fahrmischers mit solch einer Vorrichtung.
Für den Transport von Qualitätsbeton vom Mischwerk zur Baustelle werden heutzutage fast ausschließlich Fahrmischer eingesetzt, mit denen ein Entmischen des Betons während des Transports verhindert werden kann. Ein Fahrmischer umfasst eine Mischtrommel zur Betonaufnahme, verkürzt auch nur Trommel genannt, die über eine Antriebseinrichtung angetrieben werden kann. In der Trommel ist eine Mischspirale vorgesehen, die je nach Drehrichtung ein Befüllen oder Entleeren der Trommel ermöglicht. Die DE 10 2018 205 427 A1 offenbart einen Fahrmischer, bei dem die Trommel über einen elektrischen Motor angetrieben wird und die Drehzahl des elektrischen Motors über einen Drehzahlsensor ermittelt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Vorrichtung und Verfahren zum Antreiben einer Mischtrommel zu schaffen, mit welchem der Stand der Technik weitergebildet wird.
Die Aufgabe wird mit einer, auch die technischen Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Vorrichtung gelöst.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Antreiben einer Mischtrommel eines Fahrmischers.
Die Vorrichtung und das Verfahren ermöglicht die Mischtrommel in einer zuvor definierten Dreh-Position anzuhalten und eine weitere Drehung der Mischtrommel zu verhindern. Dadurch ist es möglich beispielsweise Informationen auf der Mischtrommel anzubringen und diese Informationen für die Umgebung lesbar zu machen, indem die Mischtrommel in der zuvor definierten Position gehalten wird.
Beispielsweise während der Fahrt zur Baustelle bei einem Stopp an der Ampel sollte die Information, welche auf der Mischtrommel angebracht ist, beispielsweise eine Werbebotschaft, für die anderen Verkehrsteilnehmer und Passanten sichtbar und einfach erkennbar sein.
Deshalb wird die Mischtrommel immer beim Anhalten des Fahrmischers an der Ampel, somit beim Erkennen des stillstehenden Fahrmischers in die zuvor definierte Position verdreht, wodurch die Botschaft auf der Mischtrommel in der gewünschten zuvor definierten Position erscheint. Die Drehung der Mischtrommel erfolgt vorzugsweise in Richtung „einziehen“, welches bedeutet, dass bei dieser Drehrichtung das Mischgut zum Trommelboden und nicht zur Trommelöffnung gefördert wird. Dadurch wird verhindert, nicht unbeabsichtigt Mischgut aus der Trommel zu entladen.
Hierfür wird der Winkel der Mischtrommel mittels eines Rotorlage-Sensors des Elektromotors zum Antrieb der Mischtrommel oder mittels eines Drehzahlsensors des Elektromotors zum Antrieb der Mischtrommel ermittelt. Eine Steuereinheit übernimmt anschließenden die Positionierung der Mischtrommel. Somit kann mit der Vorrichtung und dem Verfahren die Drehlage der Mischtrommel positioniert werden. Die dreh Position der Mischtrommel wird auch Drehlage, Drehwinkel oder Drehposition genannt.
Wegen der großen Mantelfläche eignen sich Mischtrommeln sehr gut für die Präsentation von Firmenlogos, von Firmennamen oder von sonstigen Werbezwecken. Um diese Präsentationen seitlich in Fahrtrichtung gut lesbar darzustellen, ist es notwendig, die Mischtrommel in eine definierte Drehlage zu bringen. Beispielsweise während leeren Transportfahrten kann so die Trommel die Präsentation werbewirksam darstellen.
Es besteht auch die Möglichkeit eine gewisse Drehposition der Trommel einzustellen oder anzufahren um anschließend beispielsweise eine mechanische Arretierung der Trommel zu betätigen oder die Trommel in eine Wartungsstellung zu bringen, bei welcher beispielsweise eine Wartungsöffnung an einer zuvor definierten Drehposition der Mischtrommel ist.
Es besteht die Möglichkeit die Sollposition der Mischtrommel durch eine manuelle Eingabe eines Bedieners einzugeben, es ist aber auch möglich die Sollposition automatisch beispielsweise durch ein Signal einer Kamera eingeben zu lassen. Es besteht die Möglichkeit eine Solldrehposition oder auch mehrere Solldrehpositionen einzugeben und abzuspeichern. Eine Solldrehposition kann beispielsweise mit der Werbung auf der Trommel in Zusammenhang stehen und eine Solldrehposition kann mit einer Wartungsklappe in der Mischtrommel in Zusammenhang stehen.
Die Mischtrommel wird über einen Elektromotor angetrieben. Es kann ein Getriebe zwischengeschaltet sein, das die Drehzahl und das Drehmoment wandelt.
Der Elektromotor weist einen oder mehrere Sensoren auf, mittels welcher die Anzahl der Umdrehungen oder der Drehwinkel, sowie die Rotorlage bestimmt werden kann. Durch eine Eingabevorrichtung wird einer Steuereinrichtung ein Solldrehwinkel der Mischtrommel vorgegeben. Die Steuereinrichtung detektiert laufend den Istdrehwinkel der Mischtrommel. Die Steuereinrichtung steuert bei Bedarf den Elektromotor so an, dass die Mischtrommel bei Erreichen des Solldrehwinkels anhält und in diesem Drehwinkel gehalten wird.
Das Verfahren weist mehrere Schritte auf, wobei in einem ersten Schritt die Drehlage definiert wird. Hierbei wird die Mischtrommel auf in die gewünschte Drehlage gedreht, so dass sich zum Beispiel die Präsentation auf der Mischtrommel in der gewollten Position befindet.
In einem zweiten Schritt wird die zuvor definierte Position der Mischtrommel gespeichert. Hierfür wird nach dem Positionieren durch einen Button oder einer Taste an der Bedieneinheit die Position der Mischtrommel in der Steuereinheit abgespeichert. Von nun an wird über die Steuereinheit die Anzahl der Drehungen, oder der Drehwinkel und die Drehrichtung der Mischtrommel ermittelt. Hierfür wird das Signal des Sensors am Elektromotor, wenn ein Getriebe zwischen Elektromotor und Mischtrommel vorhanden ist, mit der Übersetzung des Getriebes so verrechnet, dass bekannt ist um wieviel Grad (Drehwinkel) sich die Mischtrommel gedreht hat. Befindet sich die Trommel in der zuvor abgespeicherten Position, wird der Zähler um wieviel Grad in welche Richtung gedreht wurde „genullt“ und die Elektronik zählt von nun an erneut um wieviel Grad die Mischtrommel und in welche Richtung die Mischtrommel gedreht wurde.
Die Position der Mischtrommel wird während des Betriebs des Fahrmischers permanent überwacht, so dass der Steuereinheit zu jedem Zeitpunkt bekannt ist, in welcher Position sich die Mischtrommel befindet.
In einem dritten Schritt soll die Mischtrommel in die gewünschte zuvor definierte Drehposition gebracht werden. Hierfür erfolgt eine entsprechende Eingabe in das Steuergerät, beispielsweise durch Betätigen eines Buttons oder eines Tasters. Mit dieser Information steuert die Steuereinheit die Mischtrommel in die gewünschte Position indem die Mischtrommel so lange gedreht wird bis die zuvor gespeicherte Trommelposition erreicht ist. Dadurch wird auch die Präsentation wieder wie gewollt in der gewünschten Position der Mischtrommel dargestellt und oder die Arretierung betätigt, oder die Wartungsstellung erreicht.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Steuereinheit erkennt, dass der Fahrmischer vollständig ausgeschaltet werden soll. Bei Erkennen dieser Situation steuert die Steuereinheit den Elektromotor so an, dass automatisch die Mischtrommel in eine zuvor definierte Position dreht. Somit ist bei abgeschalteter Zündung oder bei abgeschaltetem Antriebssystem der Mischtrommel, die Mischtrommel in der gewünschten Position und beim Einschalten der Zündung kann diese Position wieder als Referenzposition definiert werden. Wird das Antriebssystem der Mischtrommel nun erneut gestartet, weiß die Steuereinheit, dass die Startposition auch gleich die Position ist, welche erreicht werden soll, um die Präsentation zu zeigen.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Mischtrommel in eine zuvor definierte Position gedreht wird, welche der Position entspricht, in welcher eine mechanische Arretierung, beispielsweise ein Bolzen durchgeführt werden kann um die Mischtrommel zu arretieren. Hierbei befindet sich meist am Lagerring für die Stützlagerung ein Loch durch das ein Bolzen gesteckt wird der ein Verdrehen der Trommel absichert, beispielsweise bei Wartungsarbeiten.
Es besteht auch die Möglichkeit die Drehlage der Mischtrommel mittels eines Drehzahlsensors am Elektrischen Motor zu erfassen. Anhand der Zähnezahl des Geberrades und den erfassten Impulsen des Sensors kann der Drehwinkel ermitteln werden. Mit Hilfe der Getriebeübersetzung kann dann der Drehwinkels der Mischtrommel ermittelt werden. Im Regelfall besitzen elektrische Synchronmotoren einen Lagesensor und einen Drehzahlsensor, welche auch in einem Bauteil verwirklicht sein kann.
Der Fahrmischer kann einen Grundrahmen und einen Mischeraufbau aufweisen, wobei der Mischeraufbau eine Mischtrommel und eine Vorrichtung zum Antreiben derselben gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisen kann. Der Grundrahmen des Fahrmischers kann ein zwei-, drei- oder vierachsiger Lastkraftwagen sein, auf dem ein Mischeraufbau mit einer Trommel vorgesehen ist. Mit der Trommel können beispielsweise 6-7 m³, 8-9 m³ oder 10-12 m³ Beton transportiert werden. Ebenfalls kann der Grundrahmen des Fahrmischers ein Sattelauflieger sein, auf dem ein Mischeraufbau mit einer Trommel vorgesehen ist, mit der beispielsweise bis zu 15 m³ Beton transportiert werden können.
Die Vorrichtung weist einen elektrischen Motor zum Antreiben der Mischtrommel über eine mechanische Wirkverbindung auf. Bei dem elektrischen Motor kann es sich um einen Synchron- oder Asynchronmotor handeln. Der elektrische Motor muss so ausgebildet sein, beispielsweise eine Leistung aufweisen, dass mit diesem die Mischtrommel eines Fahrmischers angetrieben werden kann. Der Antrieb erfolgt über eine mechanische Wirkverbindung. Ein Antreiben über eine mechanische Wirkverbindung erfordert eine ausschließlich mechanische Kopplung zwischen dem elektrischen Motor und der Mischtrommel. Dabei können in dem Antriebsstrang zwischen dem elektrischen Motor und der Mischtrommel weitere mechanische Einrichtungen, beispielsweise ein mechanisches Getriebe, vorgesehen sein. Es erfolgt jedoch keine Umwandlung in eine andere Energieform, die zum Antreiben der Mischtrommel verwendet wird. Insbesondere erfolgt keine Umwandlung der elektrischen Energie des elektrischen Motors in hydraulische Energie, die zum Antreiben der Trommel über einen Hydraulikmotor verwendet wird.
Die Vorrichtung weist ferner eine Steuereinrichtung mit einer Sollschnittstelle zum Bereitstellen einer Sollposition der Mischtrommel oder eines Sollwinkels der Mischtrommel auf. Bei einer Schnittstelle kann es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung um eine Eingabe-/Ausgabeeinrichtung handeln, welche beispielsweise zum Senden und Empfangen von Datenströmen in paketierter oder unpaketierter Form ausgebildet sein kann. Die Schnittstellen können als separate Einrichtungen ausgebildet sein. Alternativ können einige oder alle der Schnittstellen der vorliegenden Erfindung auch über eine einzige Einrichtung, zum Beispiel einen Bus, verwirklicht werden.
Unter einem Solldwinkel oder einer Sollposition der Mischtrommel wird ein Drehwinkel der Mischtrommel verstanden, der als angestrebter Drehwinkel vorgegeben wird. Die Vorgabe kann beispielsweise unmittelbar durch einen Fahrer des Fahrmischers erfolgen, der den Drehwinkel einstellt. Ebenso kann die Vorgabe mittelbar erfolgen, indem der Fahrer beispielsweise einen Befehl vorgibt, dem eine bestimmte Position der Mischtrommel durch die Steuereinrichtung zugeordnet wird. Zu unterscheiden ist der Sollwinkel von dem Istwinkel, welcher den aktuell vorliegenden Drehwinkel der Trommel beschreibt. Die Steuereinrichtung umfasst ferner eine Istschnittstelle zum Bereitstellen eines Istdrehwinkels der Trommel. Der Istdrehwinkel kann beispielsweise über eine Sensoreinrichtung an einem mit der Trommel in Wirkverbindung stehenden Teil, beispielsweise dem Rotor des Elektromotors, gemessen werden.
Die Steuereinrichtung ist mit dem elektrischen Motor verbunden und eingerichtet, um den Drehwinkel der Mischtrommel über den elektrischen Motor zu verstellen. Die Verstellung kann durch Vorgabe einer Spannung an den Motor durch eine zum Motor gehörende Leistungselektronik erfolgen. Die Leistungselektronik kann wiederum durch die Steuereinrichtung gesteuert werden. Bei einer Verstellung kann es sich um eine Erhöhung und Verringerung des Drehwinkels handeln. Ebenso steuert die Steuereinrichtung die Drehrichtung. Die Steuereinrichtung ist dabei eingerichtet, um den Drehwinkel von einem über die Istschnittstelle bereitgestellten Istdrehwinkel auf einen über die Sollschnittstelle bereitgestellte Solldrehwinkel kontinuierlich zu verstellen. Unter einer kontinuierlichen Verstellung des Drehwinkels wird im Rahmen der Erfindung eine Verstellung entlang einer stetigen Funktion verstanden. Die Funktion kann, muss aber nicht differenzierbar sein. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, um den Drehwinkel von dem Istdrehwinkel auf den Solldrehwinkel kontinuierlich entlang einer Drehzahlrampe zu verstellen. Unter einer Drehzahlrampe wird ein linearer Drehzahlverlauf von einem Start- zu einem Zieldrehwinkel verstanden. Ebenso ist es denkbar, dass der Drehwinkel entlang einer stetigen aber nicht linearen Funktion verstellt wird.
Die Steuereinrichtung kann ferner eine Anforderungsschnittstelle zum Bereitstellen einer Bedieneranforderung aufweisen. Unter einer Bedieneranforderung wird eine Vorgabe des Bedieners hinsichtlich des Betriebs der Mischtrommel verstanden. Mit der Anforderungsschnittstelle kann eine Eingabeeinrichtung verbunden sein, über welche beispielsweise der Fahrer des Fahrmischers eine Anforderung eingeben kann. Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um die Drehwinkelverstellung von dem Istdrehwinkel auf den Solldrehwinkel an eine über die Anforderungsschnittstelle bereitgestellte Bedieneranforderung anzupassen. In anderen Worten kann ein Bediener Einfluss auf die Art der Drehwinkelverstellung nehmen, was einen höheren Komfort ermöglicht. Ebenso können so Befehle, wie ein Notstop, oder Anfahren zu einer Arretier-Position oder einer Präsentationsfunktion durch den Bediener eingeleitet werden. Durch ein Arretieren in der Arretier-Position kann mechanisch, beispielsweise durch einen Bolzen ein Drehen der Trommel verhindert werden. Damit kann auch die Sicherheit erhöht werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um einen Verstellgradienten von dem Istdrehwinkel auf den Solldrehwinkkel an eine über die Anforderungsschnittstelle bereitgestellte Anforderung anzupassen. Wählt der Bediener beispielsweise einen maximalen Verstellgradienten aus, kann eine Drehwinkelverstellung mit einem großen Gradienten durchgeführt werden. Bei Auswahl eines minimalen Gradienten kann die Drehwinkelverstellung sanfter und langsamer ausfallen. Dadurch kann der Bediener beeinflussen, ob die Trommel das Ziel und somit den Solldrehwinkel langsam oder schnell anfahren soll.
Hat die Mischtrommel den Solldrehwinkel erreicht, besteht die Möglichkeit, dass die Steuereinrichtung die Mischtrommel genau in dieser Position hält. Hierzu erzeugt die Steuereinheit einen Stoppbefehl. Für den Stoppbefehl kann eine Stoppdrehzahl oder ein Stoppdrehwinkel hinterlegt sein. Die für den Stoppbefehl hinterlegte Solldrehzahl kann so gering sein, dass ein quasistationärer Trommelzustand herbeigeführt wird. Das heißt, dass eine Trommeldrehzahl vorliegt, die im Lichte des technischen Gebiets vernachlässigbar ist und einem Stillstand gleichkommt. Die Trommeldrehzahl kann dabei geringer als die Drehzahl des elektrischen Motors sein, indem ein untersetzendes Getriebe zwischen Motor und Trommel vorgesehen wird. Durch Vorsehen einer geringen Solldrehzahl an der Sollschnittstelle im Falle eines Stoppbefehls können der Elektromotor und damit die Trommel im Stillstand eindeutig positioniert und in Position gehalten werden.
Dabei kann die für den Stoppbefehl hinterlegte Solldrehzahl in Mischrichtung „Einziehen“ bereitgestellt werden, um ein Austreten von Mischgut zu verhindern. Die Mischtrommel dreht somit zum Erreichen des Drehwinkels nur in Einzieh-/Mischrichtung, bei welcher das Mischgut ausschließlich zum Trommelboden und nicht zur Trommelöffnung gefördert wird.
Die Steuereinrichtung kann ferner eingerichtet sein, um die Drehrichtung der an der Sollschnittstelle bereitgestellten Solldrehzahl während der Stoppanforderung zu wechsein. Der Drehrichtungswechsel kann periodisch erfolgen. So ist keinerlei Drehbewegung der Trommel sichtbar.
Eine Drehbewegung der Trommel kann über einen Drehzahlsensor oder einen Winkelsensor überwacht werden. Der Drehzahlsensor oder der Winkelsensor können am Elektromotor, insbesondere an einem rotierenden Teil des Elektromotors angeordnet sein. Darüber hinaus ist es denkbar, dass beim Halten der Trommel im Stoppmodus ein Rückstellmoment durch die Trommel selbst erzeugt wird. Solch ein Rückstellmoment kann beispielsweise beim Laden oder Entladen der Trommel mit Beton auftreten. Über die Lastschnittstelle kann solch ein Rückstellmoment erfasst werden. Die Steuereinrichtung kann ferner eingerichtet sein, um über den elektrischen Motor eine Gegenreaktion auf das Rückstellmoment einzuleiten, beispielsweise durch Bereitstellen einer Haltemomentrampe an der Sollschnittstelle.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Trommel für einen Fahrmischer mit einer Vorrichtung zum Antreiben der Trommel nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso bezieht sich die Erfindung auf einen Fahrmischer mit solch einer Trommel. Hinsichtlich des Verständnisses der einzelnen Merkmale und deren Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Antreiben einer Mischtrommel eines Fahrmischers unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines Solldrehwinkels der Trommel an der Sollschnittstelle und das Ermitteln eines Istdrehwinkels der Trommel an der Istschnittstelle. Darüber hinaus umfasst das Verfahren das kontinuierliche Verstellen des Trommeldrehwinkels über den elektrischen Motor von dem über die Istschnittstelle bereitgestellten Istdrehwinkel auf den über die Sollschnittstelle bereitgestellten Solldrehwinkel. Hinsichtlich des Verständnisses der einzelnen Merkmale und deren Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Es zeigen:

1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Fahrmischers mit einer Vorrichtung zum Antreiben einer Mischtrommel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt einen Fahrmischer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Antreiben einer Mischtrommel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
In 1 ist ein schematischer Aufbau eines Fahrmischers 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Fahrmischer 1 dieser Ausführungsform umfasst einen mechanischen Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor 2, der über eine Kupplung 3 und ein Fahrgetriebe 4 mit einem Differentialgetriebe 5 verbunden ist. Das Differentialgetriebe 5 verteilt ein Abtriebsdrehmoment des Fahrgetriebes 4 auf zwei Räder 6.1 und 6.2 des Fahrmischers 1. Der Verbrennungsmotor 2 ist in dieser Ausführungsform ein Dieselmotor. An einem Nebenantrieb des Verbrennungsmotors 2 ist über eine Kupplung 7 ein elektrischer Generator 8 angebunden. Über die Leistungselektronik 9 des Generators 8 lässt sich ein Energiespeicher 10, beispielsweise ein Akkumulator und/oder Kondensator, laden. Die Leistungselektronik 9 des Generators 8 kann einen Gleichrichter und einen Schalter zum Schalten der elektrischen Verbindung zwischen Generator 8 und Energiespeicher 10 sowie weitere Bauelemente aufweisen. Es besteht die Möglichkeit den Energiespeicher 10 auch über eine nicht dargestellte externe Energiequelle zu laden.
Die Erfindung ist auch für einen rein elektrischen Fahrmischer geeignet, welcher keinen Verbrennungsmotor 2 aufweist. In diesem Fall wird der Energiespeicher 10 ausschließlich von einer nicht dargestellten externen Energiequelle geladen.
An den Energiespeicher 10 ist ein elektrischer Motor 12 über eine
Leistungselektronik 11 angebunden. Der Energiespeicher 10 ist über die Schnittstelle 20 mit der Steuereinrichtung 16 verbunden. Die Leistungselektronik 11 des Motors 12 kann einen Wechselrichter und einen Schalter zum Schalten der elektrischen Verbindung zwischen Energiespeicher 10 und elektrischem Motor 12 sowie weitere Bauelemente aufweisen. Der elektrische Motor 12 wird in dieser Ausführungsform mit Energie des Energiespeichers 10 oder direkt mit Energie aus dem Generator 8 betrieben. Mit dem elektrischen Motor 12 wird in dieser Ausführungsform über eine Kupplung 13 und ein Trommelgetriebe 14 die Mischtrommel 15 des Fahrmischers 1 angetrieben. Die Mischtrommel kann eine Brems- oder Arretier-Vorrichtung aufweisen. Der elektrische Motor 12 steht damit in mechanischer Wirkverbindung mit der Trommel 15. Folglich umfasst der Fahrmischer 1 dieser Ausführungsform keinen hydraulischen Antrieb zum Antreiben der Mischtrommel 15.
Das Verfahren kann auch bei anderen Systemen angewendet werden, wie beispielsweise bei einem rein elektrischen Fahrzeug, einem Hybrid-Fahrzeug oder bei Fahrzeuge mit anderen elektrische Energie Erzeugern wie beispielsweise einer Brennstoffzelle. Das Verfahren kann auch ebenso auf Anhängern auf denen das Mischertrommelantriebssystem installiert ist, verwendet werden.
Darüber hinaus umfasst der Fahrmischer 1 eine Steuereinrichtung 16, die eine Istschnittstelle 17 aufweist, mit welcher ein Drehzahlsensor 18 verbunden ist und welche eine Istschnittstelle 22 aufweist, mit welcher der Drehzahlsensor 21 verbunden ist. Der Drehzahlsensor 21 sensiert die Drehzahl eines rotierenden Bauteils des Elektromotors 12. Der Drehzahlsensor 21 ist in dieser Ausführungsform an der Abtriebswelle des elektrischen Motors 12 vor der Kupplung 13 vorgesehen. Über den Drehzahlsensor 21 lässt sich die aktuelle Drehzahl der Mischtrommel 15 ermitteln, indem die Drehzahl des Elektromotors 12 mit der Übersetzung des Getriebes 14 umgerechnet wird. Die Leistungselektronik 11 des elektrischen Motors 12 ist mit einer Motorschnittstelle 24 der Steuereinrichtung 16 verbunden und kann über diese gesteuert werden. Die Motorschnittstelle 24 fungiert ferner als Lastschnittstelle 24, über welche die aktuelle Last der Trommel mittels der Leistungselektronik 11 abgefragt werden kann.
Der Fahrmischer 1 umfasst eine Drehwinkeleingabeeinrichtung 25 zum Eingeben eines Solldrehwinkels der Mischtrommel 15. Die Drehwinkeleingabeeinrichtung 25 ist im Fahrerhaus vorgesehen und kann als digitales Tableau, Hebel, Spracheingabe und/oder auf andere Weise ausgebildet sein. Die Drehwinkeleingabeeinrichtung 25 kann sich auch am hinteren Fahrzeugteil befinden, oder nicht gebunden, beispielsweise über eine Funkverbindung Signale geben, oder parallel mehrere Platzierungen aufweisen.
Die Drehwinkeleingabeeinrichtung 25 ist mit einer Sollschnittstelle 26 der Steuereinrichtung 16 verbunden. Mittels der Drehwinkeleingabevorrichtung 25 kann der Bediener vorgeben, in welcher Position die Mischtrommel 15 gehalten werden soll um beispielsweise Informationen auf der Trommel werbewirksam zu präsentieren.
Die 2 zeigt einen Fahrmischer 1 mit seiner Mischtrommel 15. Durch die in 2 nicht dargestellte Steuereinrichtung 16 kann der Bediener die Mischtrommel 15 mittels des elektrischen Motors 12 so weit verdrehen, bis die Mischtrommel 15 in der gewünschten Position ist. Diese Position kann in der Steuereinrichtung gespeichert werden, wodurch es automatisch oder vom Bediener angefordert, möglich ist die Mischtrommel 15 immer wieder in diese Position zu bringen. Dadurch besteht die Möglichkeit Information auf der Mischtrommel 15 werbewirksam darzustellen.
Figur 3:
Die Steuereinrichtung 16 ist eingerichtet, um das im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 beschriebene Verfahren auszuführen. Dabei ist im oberen Diagramm die Position der Mischtrommel 15 und im unteren Diagramm die Position des rotierenden Teils des elektrischen Motors 12 dargestellt. Dabei stellt die Ordinate den Drehwinkel und die Abszisse die Umdrehungen der Mischtrommel oder des rotierenden Bauteils des Elektromotors dar.
Durch Versorgen der Steuereinheit mit elektrischer Energie wird das Verfahren gestartet. Dies ist in 3 im Punkt 33 gezeigt.
Dabei befindet sich der elektrische Motor 12 in einer beliebigen Drehlage. Dies ist im Punkt 34 dargestellt.
Die Mischtrommel 15 wird durch Vorgabe eines Bedieners In Drehung versetzt. Die Drehlage der Mischtrommel ist im Punkt 35 dargestellt. Durch Betätigen einer Eingabevorrichtung, auch Anforderungsschnittstelle genannt, wird die dann aktuelle Drehlage der Mischtrommel in der Steuereinheit 16 abgespeichert. Dies kann beispielsweise durch Speichern des Drehwinkels geschehen. Die Betätigung der Eingabevorrichtung ist in Punkt 36 dargestellt. Der dann eingestellte Drehwinkel der Mischtrommel ist im Punkt 37 dargestellt, welcher z.B. die später genannte „Nulllage“ beschreibt.
Durch Betätigen der Eingabevorrichtung wird automatisch die Steuereinrichtung 16 dazu veranlasst alle zukünftigen Änderungen des Drehwinkels zu detektieren und auszuwerten. Deshalb wird ab diesem Zeitpunkt die Drehlage des elektrischen Motors 12 ausgewertet. Die Steuereinrichtung 16 rechnet die Drehlage des elektrischen Motors mit der Übersetzung des Getriebes permanent um und erzeugt somit parallel eine neue Drehlage der Mischtrommel 15, welches im Punkt 38 dargestellt ist. Diese neue Drehlage der Mischtrommel ist somit immer beabstandet zur zuvor abgespeicherten ursprünglichen Drehlage, der sogenannten Nulllage. Diese Nullage entspricht dem Bedienerwunsch in Präsentationslage oder Wartungslage oder Arretierungslage der Mischtrommel. Dieser Trommeldrehwinkel wird mit Hilfe der Getriebeübersetzung und dem Drehwinkel des elektrischen Motors 12 bestimmt welcher in Punkt 39 dargestellt ist.
Erreicht die Mischtrommel die Drehlage, welche ursprünglich abgespeichert wurde, die sogenannte Nulllage, so setzt die Steuereinrichtung die Drehlage der Mischtrommel automatisch wieder auf null. Dies ist im Punkt 40 dargestellt. Die aktuelle Drehlage entspricht in diesem Punkt der gespeicherten Drehlage der Mischtrommel.
Wird nun über betätigen einer Eingabeeinrichtung vom Bediener der Wunsch übermittelt, die Mischtrommel wieder in die zuvor gespeicherte Drehlage zu drehen, wertet die Steuereinrichtung den errechneten Drehwinkel der Mischtrommel seit der Speicherung der Trommelposition, der sogenannten Nulllage, aus. Anschließend steuert die Steuereinrichtung den elektrischen Motor 12 so an, dass dieser so lange weiterdreht bis die gespeicherte Drehlage, die sogenannte Nullage wieder erreicht ist (11). Das Betätigen der Eingabeeinrichtung ist im Punkt 41 dargestellt, das erreichen der Nulllage des elektrischen Motors ist im Punkt 42 und der Mischtrommel ist im Punkt 43 dargestellt.
Soll das Fahrzeug abgeschaltet werden, so wird der Bediener über eine Eingabevorrichtung die Mischtrommel anhalten. Hierzu gibt der Bediener ein Ausschaltesignal ein. Dies ist in Punkt 44 dargestellt. Die Steuereinrichtung erfasst die Trommel Drehlage noch so lange weiter, bis die Mischtrommel endgültig steht und das System ausgeschalten wird. Dies ist im Punkt 45 dargestellt. Das Weiterdrehen kann durch das Gewicht des Mischgutes entstehen. Die Drehlage, bei welcher die Mischtrommel sich dann nicht mehr bewegt, wird in der Steuereinrichtung gespeichert und wird beim erneuten Einschalten des Systems verwendet. Dadurch ist der Steuereinheit zu jeder Zeit bekannt, in welcher Winkelposition sich die Mischtrommel befindet.
Die Drehung der Mischtrommel in die entgegengesetzte Richtung wird von der Steuereinrichtung ebenso detektiert und ausgewertet. Ändert sich die Drehrichtung während des Betriebs, wird die generierte ermittelte Drehlage der Mischtrommel nicht hochgezählt, sondern in diesem Fall wieder abgezogen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrmischer
2: Verbrennungsmotor
3: Kupplung
4: Fahrgetriebe
5: Differentialgetriebe
6.1, 6.2: Räder
7: Kupplung
8: Generator
9: Leistungselektronik Generator
10: Energiespeicher
11: Leistungselektronik Elektromotor
12: Elektromotor
13: Kupplung
14: Trommelgetriebe
15: Mischtrommel
16: Steuereinrichtung
17: Istschnittstelle
18: Drehzahlsensor
19: Motorschnittstelle, Lastschnittstelle
20: Schnittstelle
21: Drehzahlsensor
22: Istschnittstelle
23: Schnittstelle
24: Schnittstelle
25: Drehwinkeleingabeeinrichtung
26: Sollschnittstelle
27: Anzeige
28: Schnittstelle
29: Schnittstelle
30: Anzeige
31: Schnittstelle
32: Externer Energieanschluss
33: System Start
34: beliebige Drehlage der Mischtrommel
35: gewünschte Drehlage der Mischtrommel
36: Betätigen der Drehwinkeleingabeeinrichtung 25
37: Ist Drehlage der Mischtrommel 15
38: Ist Drehlage der Mischtrommel 15
39: Drehwinkel des Elektromotors 12
40: Drehlage der Mischtommel 15
41: Betätigen einer Eingabevorrichtung
42: Drehlage des Elektromotors 12
43: Drehlage der Mischtrommel 15
44: Signal zum anhalten der Mischtrommel 15
45: Abschalten der Energieversorung
46: gespeicherte Position der Mischtrommel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018205427 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Antreiben einer Mischtrommel (15) eines Fahrmischers (1), aufweisend einen elektrischen Motor (12) zum Antreiben der Mischtrommel (15) über eine mechanische Wirkverbindung und eine Steuereinrichtung (16) mit einer Sollschnittstelle (26) zum Bereitstellen eines Solldrehwinkels der Mischtrommel (15) und einer Istschnittstelle (22) zum Bereitstellen eines Istdrehwinkels der Mischtrommel (15), wobei die Steuereinrichtung (16) mit dem elektrischen Motor (12) verbunden und eingerichtet ist, um den Trommelwinkel über den elektrischen Motor (12) von einer über die Istschnittstelle (22) bereitgestellten Istdrehwinkel auf eine über die Sollschnittstelle (26) bereitgestellten Solldrehwinkel zu verstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) eingerichtet ist, bei erreichen des Solldrehwinkels die Mischtrommel (15) in dieser Stellung anzuhalten und zu halten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) ferner eine Anforderungsschnittstelle (25) zum Bereitstellen einer Bedieneranforderung aufweist und eingerichtet ist, um die Drehwinkelverstellung von dem Istdrehwinkel auf den Solldrehwinkel an eine über die Anforderungsschnittstelle (25) bereitgestellte Bedieneranforderung anzupassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) eingerichtet ist, um beim Bereitstellen einer Anforderung zum Stoppen der Trommel (15) an der Anforderungsschnittstelle (25) eine Solldrehzahl an der Sollschnittstelle (26) bereitzustellen, mit welcher die Trommel (15) quasistationär in Position gehalten werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) eingerichtet ist, um die Drehrichtung der an der Sollschnittstelle (26) bereitgestellten Solldrehzahl während der Stoppanforderung zu wechseln, wobei bei der Stoppanforderung die Trommel elektrisch in einer Stillstandsposition gehalten wird oder bei einer Stoppanforderung die Trommel auf die Solldrehzahl 0 angesteuert wird und anschließend eine mechanische Bremse aktiviert oder manuell eine Arretierung betätigt wird.
Trommel (15) für einen Fahrmischer (1) mit einer Vorrichtung zum Antreiben der Trommel (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Fahrmischer (1) mit einer Trommel (15) nach Anspruch 6.
Verfahren zum Antreiben einer Mischtrommel (15) eines Fahrmischers (1) unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend - Ermitteln eines Solldrehwinkels der Mischtrommel (15) an der Sollschnittstelle (26); - Ermitteln eines Istdrehwinkels der Trommel (15) an der Istschnittstelle (22); - Und Verstellen des Trommelwinkels über den elektrischen Motor (12) von der über die Istschnittstelle (22) bereitgestellten Istdrehwinkels auf die über die Sollschnittstelle (26) bereitgestellten Solldrehwinkel.
Verfahren zum Antreiben einer Mischtrommel (15) eines Fahrmischers (1) nach Anspruch 8, wobei bei erreichen des Solldrehwinkels die Mischtrommel (15) durch Ansteuerung des elektrischen Motors (12) angehalten wird und in dem Solldrehwinkel gehalten wird.