DE102021133142A1

DE102021133142A1 - Fräsmaschine mit anpassbarem rotorgehäuse

Info

Publication number: DE102021133142A1
Application number: DE102021133142.0A
Authority: DE
Inventors: Jason W. Muir; Derek P. Nieuwsma; Nathaniel S. Doy; Matthew-David S. Frantz
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2022-06-15
Also published as: US20220186447A1

Abstract

Eine Fräsmaschine beinhaltet einen in einem Rotorgehäuse (130) untergebrachten Schneidrotor (130) mit Seitenplatten (140), die in Bezug auf einen Maschinenrahmen (104) vertikal angepasst werden können. Zur Anpassung der vertikalen Höhe der Seitenplatten (140) ist eine Vielzahl von Sensoren (202) am Maschinenrahmen (104) montiert und mit einer elektronischen Steuerung (210) verbunden, die den vertikalen Abstand zwischen den Seitenplatten (140) und der Arbeitsfläche (102) misst und verarbeitet. Die elektronische Steuerung (210) betreibt ein Hydrauliksystem (170) zum Anpassen des vertikalen Abstands zwischen den Seitenplatten (140) und der Arbeitsfläche (102). Zum Ausgleich von Änderungen der Topographie der Arbeitsfläche (102) beinhaltet das Hydrauliksystem (170) eine Schwimmerschaltung (190) mit einem Speicher (192).

Description

Technisches Gebiet
Diese Patentoffenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Maschine zum Fräsen einer Arbeitsfläche, wie beispielsweise einen Rotationsmischer, der mit einem in einem Rotorgehäuse untergebrachten Schneidrotor ausgestattet ist, und insbesondere auf ein System zur Anpassung von Komponenten des Rotorgehäuses in Bezug auf eine Arbeitsfläche.
Stand der Technik
Es gibt verschiedene mobile Maschinen zum Entfernen oder Fräsen von Material, wie Straßenbelag, Asphalt oder Beton, von einer Arbeitsfläche wie einer Fahrbahn oder ähnlichen Flächen. Ein Rotationsmischer ist beispielsweise eine mobile Maschine, die einen Schneidrotor beinhaltet, der drehbar von einem Maschinenrahmen getragen wird und eine Arbeitsfläche beispielsweise mit einer Vielzahl von Rädern überqueren kann. Während der Rotationsmischer über die Arbeitsfläche fährt, kann der Schneidrotor abgesenkt werden und in die Arbeitsfläche eindringen und dadurch die oberste Schicht der Arbeitsfläche zerkleinern und aufbrechen. Im Beispiel eines Rotationsmischers bleiben die Zerkleinerungen und Rückstände auf der Arbeitsfläche liegen und können in einem nachfolgenden Straßenfertigungsvorgang als Zuschlagstoff wiederverwendet werden. In einem weiteren Beispiel ist eine Kaltfräse eine ähnliche Art von mobiler Maschine mit einem Schneidrotor, der mit einem Förderer wirkverbunden ist, der das Material von der Arbeitsfläche aufnimmt und abtransportiert, beispielsweise indem er das Material zu einem Muldenkipper leitet, der vor oder hinter der Kaltfräse fährt.
Um die durch den Fräsvorgang entstehenden zerkleinerten Rückstände aufzufangen und zu verhindern, dass sie sich im Rotationsmischer oder einer ähnlichen Fräsmaschine verteilen, ist der Schneidrotor in der Regel in einem Rotorgehäuse untergebracht. Das Rotorgehäuse ist eine von dem Maschinenrahmen getragene kastenförmige Struktur, die eine erste und eine zweite Seitenplatte beinhalten kann, die sich in unmittelbarer Nähe der Arbeitsfläche erstrecken. Da die Arbeitsfläche uneben sein kann, können die Seitenplatten ungewollt die Arbeitsfläche berühren, was zu einem Widerstand an der Maschine führt. Der Widerstand kann zu einer suboptimalen Leistung der Fräsmaschine führen und möglicherweise die Maschine beschädigen.
Zur Vermeidung eines ungewollten Kontakts zwischen dem Rotorgehäuse und der Arbeitsfläche wurden Fräsmaschinen darauf ausgelegt, dass die vertikale Höhe der Seitenplatte angepasst werden kann. Beispielsweise beschreibt die US-Veröffentlichung 2013/082508 („die Veröffentlichung ’508“) eine Fräsmaschine mit einem Rotorgehäuse mit vertikal anpassbaren Seitenplatten, die der Kontur der Arbeitsfläche folgen können. Insbesondere ist jede Seitenplatte über ein Schwenklager mit dem Rest des Rotorgehäuses verbunden, das der Seitenplatte ein vertikales Schwenken in Bezug auf die Arbeitsfläche ermöglicht, wodurch die Höhe der Seitenplatte vertikal angepasst wird. Die vorliegende Offenbarung ist auf eine verbesserte Konfiguration einer Fräsmaschine mit einem Rotorgehäuse mit vertikal anpassbaren Seitenplatten gerichtet.
Kurzdarstellung
Die Offenbarung beschreibt in einem Aspekt eine Fräsmaschine zum Fräsen einer Arbeitsfläche wie einer mit Asphalt oder Straßenbelag bedeckten Fahrbahn. Eine Fräsmaschine beinhaltet einen von einer Vielzahl von Antriebskomponenten getragenen Maschinenrahmen zum Fahren über die Arbeitsfläche. Der Maschinenrahmen definiert eine erste laterale Seite und eine zweite laterale Seite der Fräsmaschine. Zum Fräsen der Arbeitsfläche ist ein Schneidrotor drehbar auf dem Maschinenrahmen gelagert. Der Schneidrotor ist eine zylindrische Trommel, die eine senkrecht zu der ersten und zweiten lateralen Seite des Maschinenrahmens verlaufende Rotorachse definiert. Zur Aufnahme des Schneidrotors ist ein Rotorgehäuse an dem Maschinenrahmen gelagert, das eine erste, mit der ersten lateralen Seite ausgerichtete Seitenwand und eine zweite, mit der zweiten lateralen Seite ausgerichtete Seitenwand beinhalten kann. Die erste und die zweite Seitenplatte können in Bezug auf den Maschinenrahmen vertikal beweglich sein. Um die Position auf der Arbeitsfläche in Bezug auf den Maschinenrahmen zu erfassen, beinhaltet die Fräsmaschine eine Vielzahl von Sensoren, die an verschiedenen Stellen des Maschinenrahmens montiert sind. Zur Anpassung der vertikalen Höhe der ersten und zweiten Seitenplatte beinhaltet die Fräsmaschine ein Hydrauliksystem mit einem ersten, mit der ersten Seitenplatte wirkverbundenen Hydraulikaktor und einem zweiten, mit der zweiten Seitenplatte wirkverbundenen Hydraulikaktor. Die Fräsmaschine beinhaltet ferner eine elektronische Steuereinheit in elektronischer Kommunikation mit der Vielzahl von Sensoren, die mit dem Hydrauliksystem wirkverbunden ist. Die elektronische Steuerung ist mit einem Seitenplatten-Höhensteuerungssystem programmiert, das zur Betätigung des Hydrauliksystems ausgelegt ist, um zumindest eine der ersten Seitenplatte und der zweiten Platte anzuheben, wenn sich der vertikale Abstand zwischen dem Maschinenrahmen und der Arbeitsfläche verringert, und um zumindest eine der ersten Seitenplatte und der zweiten Seitenplatte abzusenken, wenn sich der vertikale Abstand zwischen dem vertikalen Abstand und dem Maschinenrahmen erhöht.
In einem weiteren Aspekt beschreibt die Offenbarung ein Verfahren zum Betreiben einer Fräsmaschine zum Fräsen einer Arbeitsfläche wie einer mit Asphalt oder Straßenbelag bedeckten Fahrbahn. Unter Verwendung einer Vielzahl von Sensoren wird der vertikale Abstand zwischen einem Maschinenrahmen der Fräsmaschine und der Arbeitsfläche erfasst bzw. gemessen. In Reaktion auf den gemessenen vertikalen Abstand kann das Verfahren ein Hydrauliksystem betätigen, um zu bewirken, dass eine Seitenplatte eines Rotorgehäuses, in dem der Schneidrotor untergebracht ist, in Bezug auf den Maschinenrahmen angehoben wird, wenn sich der vertikale Abstand zwischen dem Maschinenrahmen und der Arbeitsfläche verringert. Das Verfahren kann das Hydrauliksystem ebenfalls betreiben, um zu bewirken, dass sich die Seitenplatte des Rotorgehäuses, in dem der Schneidrotor untergebracht ist, in Bezug auf den Maschinenrahmen absenkt, wenn sich der vertikale Abstand zwischen dem Maschinenrahmen und der Arbeitsfläche erhöht.
In noch einem anderen Aspekt der Offenbarung wird ein Steuersystem für eine Fräsmaschine mit einem in einem Rotorgehäuse untergebrachten Schneidrotor zum Fräsen einer Arbeitsfläche beschrieben. Das Steuersystem beinhaltet eine Vielzahl von an einem Maschinenrahmen montierten Sensoren, um Sensordaten zu erfassen und zu erzeugen, die die Position auf der Arbeitsfläche in Bezug auf den Maschinenrahmen anzeigen. Das Steuersystem ist mit einem Hydrauliksystem wirkverbunden, das zumindest einen ersten, mit einer ersten Seitenplatte des Rotorgehäuses wirkverbundenen Hydraulikaktor und einen zweiten, mit einer zweiten Seitenplatte des Rotorgehäuses wirkverbunden Hydraulikaktor beinhaltet. Der erste und der zweite Hydraulikaktor sind zum vertikalen Anheben und Absenken der ersten und der zweiten Seitenplatte in Bezug auf den Maschinenrahmen ausgelegt. Das Steuersystem ist auch mit einer elektronischen Steuerung verbunden, die mit einem Plattenhöhensteuersystem programmiert ist, das zum Empfang der Sensordaten von der Vielzahl von Sensoren, zum Verarbeiten der Sensordaten zum Ermitteln eines vertikalen Abstands zwischen der Arbeitsfläche und zumindest einer der ersten Seitenplatte und der zweiten Seitenplatte und zum Betreiben des Hydrauliksystems zum Anheben zumindest einer der ersten Seitenplatte und der zweiten Seitenplatte, wenn sich der vertikale Abstand verringert, und zum Absenken zumindest einer der ersten Seitenplatte und der zweiten Seitenplatte, wenn sich der vertikale Abstand erhöht, ausgelegt ist.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fräsmaschine zum Fräsen einer Arbeitsfläche, die mit einem in einem Rotorgehäuse untergebrachten Schneidrotor und einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet ist, die eine vertikale Position des Maschinenrahmens relativ zur Arbeitsfläche erfassen.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotorgehäuses der Fräsmaschine einschließlich einer Seitenplatte, die zur vertikalen Anpassung in Bezug auf die Arbeitsfläche angeordnet ist.
3 ist eine schematische Darstellung eines Plattenhöhensteuersystems, das zum Teil als ein Hydrauliksystem und eine elektronische Steuerung zum Anheben und/oder Absenken der Seitenplatten des Rotorgehäuses implementiert ist, um topografische Änderungen der Arbeitsfläche auszugleichen.
4 ist ein schematisches Blockdiagramm eines computerimplementierten Verfahrens, das von dem Plattenhöhensteuersystem unter Verwendung einer Vielzahl von Sensoren und eines Hydrauliksystems zur vertikalen Anpassung der Höhe der Seitenplatten in Bezug auf die Arbeitsfläche durchgeführt wird.

Ausführliche Beschreibung
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugsnummern, wann immer möglich, auf gleiche Merkmale beziehen, ist in 1 eine Maschine in der bestimmten Ausführungsform eines Rotationsmischers 100 dargestellt, der, wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, bei Straßenreparatur- und -sanierungsarbeiten eingesetzt wird. Rotationsmischer 100 sind zum Abtragen und Wiedergewinnen oder Wiederverwenden einer Schicht einer Arbeitsfläche 102, wie beispielsweise Straßenbelag, Beton, Asphalt oder anderes Material, ausgebildet, indem sie in die Arbeitsfläche eindringen und diese in einem Fräsvorgang aufbrechen. Das zerkleinerte Material kann wieder auf der Arbeitsfläche 102 abgelagert werden, wo es als Fundament- oder Basisaggregat bei einem nachfolgenden Straßenfertigungsvorgang verwendet werden kann. Neben Rotationsmischern ist die vorliegende Offenbarung auch auf andere Fräsmaschinen anwendbar, wie z. B. Straßenfräsen, die eine Schicht der Arbeitsfläche fräsen und abtragen können, Bodenrückgewinnungsmaschinen zum Auflockern und Umschichten von Erdreich und andere Maschinen, die für Fräsvorgänge von Arbeitsflächen und ähnlichen Arbeiten im Bauwesen und in der Landwirtschaft eingesetzt werden.
Der Rotationsmischer 100 kann einen Maschinenrahmen 104 aufweisen, der mit einem vorderen Ende 106 und einem hinteren Ende 108 ausgerichtet sein kann, die entlang einer Verfahrachse 110 der Maschine ausgerichtet sind; da der Rotationsmischer 100 jedoch sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung arbeiten kann, werden die Bezeichnungen hierin hauptsächlich zu Referenzzwecken verwendet. Der Maschinenrahmen 104 kann auch eine erste laterale Seite 112 und eine gegenüberliegende zweite laterale Seite 114 beinhalten, die, je nach Orientierung des Betrachters, der linken oder rechten Seite des Rotationsmischers 100 entsprechen kann. Die erste und die zweite laterale Seite 112, 114 werden hierin wieder beliebig für Referenz- und Orientierungszwecke verwendet.
Der Maschinenrahmen 104 kann auf einer Vielzahl von Antriebskomponenten 116 getragen werden, um den Rotationsmischer 100 auf der Arbeitsfläche 102 abzustützen. In der veranschaulichten Ausführungsform können die Antriebskomponenten 116 drehbare Räder sein, die Gummiluftreifen umfassen können. Die Räder können als angetriebene Antriebsräder für den Antrieb des Rotationsmischers 100, als lenkbare Räder für die Richtungseinstellung des Rotationsmischers oder als Kombinationen davon bezeichnet werden. Eine andere geeignete Ausführungsform von Antriebskomponenten 116 beinhaltet Endlosketten, wie zum Beispiel ein geschlossener Riemen, der um Rollen und/oder Zahnräder angeordnet ist, wobei die Verschiebung des Riemens den Rotationsmischer 100 über die Arbeitsfläche 102 trägt. Um den Rotationsmischer 100 in Bezug auf die Arbeitsfläche 102 vertikal anzuheben und abzusenken, kann der Maschinenrahmen 104 über eine Vielzahl von Hubsäulen 118 mit den Antriebskomponenten 116 gekoppelt sein. Die Teleskophubsäule 118 kann zur Anpassung der Höhe, die Schräge und des Gefälles des Maschinenrahmens 104 relativ zur Arbeitsfläche 102 unabhängig voneinander aus- und einfahren. In einer Ausführungsform können die Hubsäulen 118 am vorderen Ende 106 und am hinteren Ende 108 in Richtung jeder lateralen Seite 112, 114 angeordnet sein, sodass die Neigung, das Gefälle und/oder die Schräge des Rotationsmischers 100 selektiv verändert werden kann.
Um die Antriebskomponenten 116, Hubsäulen 118 und andere Systeme des Rotationsmischers 100 anzutreiben, kann eine Leistungsquelle wie etwa ein Verbrennungsmotor 120 am Maschinenrahmen 104 angeordnet sein. Der Verbrennungsmotor 120 kann einen Brennstoff auf Kohlenwasserstoffbasis wie Diesel oder Benzin verbrennen und die darin enthaltene latente chemische Energie in eine mechanische Antriebskraft in Form einer Drehbewegung umwandeln, die für andere nützliche Arbeiten verwendet werden kann. Die Drehleistung des Motors 120 kann über eine Kurbelwelle 122 übertragen werden, die sich vom Antrieb aus erstreckt und mit den Antriebskomponenten 116 und anderen Systemen wirkverbunden ist. So kann der Antrieb 120 beispielsweise mit anderen Antriebssystemen am Rotationsmischer wirkverbunden sein und diese antreiben, wie beispielsweise einen elektrischen Generator 124 zur Erzeugung von Elektrizität für ein elektrisches System und eine Hydraulikpumpe 126 zur Druckbeaufschlagung und Leitung von Hydraulikflüssigkeit für ein hydraulisches System.
Zur Unterbringung einer Bedienperson kann der Rotationsmischer 100 eine fahrzeugseitige Bedienerkabine oder Bedienerstation 128 auf dem Maschinenrahmen 104 an einer Stelle beinhalten, die eine Sicht auf und über die Arbeitsfläche 102 zur Durchführung des Fräsbetriebs vorsieht. Die Bedienerstation 128 kann verschiedene Bedienelemente, Anzeigen und anderen Eingabe-/Ausgabeschnittstellen zur Überwachung und Steuerung des Betriebs des Rotationsmischers 100 enthalten. Die Bedienerstation 128 kann beispielsweise Steuerknüppel oder Steuergriffe zur Anpassung der Fahrtrichtung des Rotationsmischers 100, Geschwindigkeitssteuerungen zur Anpassung der Fahrgeschwindigkeit des Rotationsmischers 100 und Höhensteuerungen zur Anpassung des vertikalen Abstands zwischen dem Maschinenrahmen 104 und der Arbeitsfläche 102 über die Hubsäulen 118 beinhalten. In anderen Ausführungsformen kann der Rotationsmischer 100 für einen ferngesteuerten Betrieb ausgelegt sein, und einige oder alle der vorgenannten Bedienersteuerungen können von der fahrzeugeigenen Bedienerstation 128 entfernt angeordnet sein.
Um in die Arbeitsfläche 102 einzugreifen und sie zu zerkleinern, kann der Rotationsmischer 100 einen angetriebenen Schneidrotor 130 aufweisen, der drehbar vom Maschinenrahmen 104 getragen wird. Der Schneidrotor 130 kann eine walzenförmige, zylindrische Struktur mit einer Vielzahl von Meißeln oder zahnähnlichen Schneidwerkzeugen 132 sein, die um seine zylindrische Oberfläche angeordnet sind. Wenn sich der Schneidrotor 130 dreht, schlagen die Schneidwerkzeuge 132 auf die Arbeitsfläche 102 auf und dringen in diese ein, wodurch das Material gebrochen wird. Die Schneidwerkzeuge 132 sind zum Eindringen in die Arbeitsfläche 102 und zum Abtragen eines Teils des Materials ausgelegt, während sich der Rotationsmischer 100 entlang der Verfahrachse 110 durch einen als Fräsen oder Planieren bezeichneten Vorgang vorwärtsbewegt. In einigen Ausführungsformen können die Schneidwerkzeuge 132 bei Verschleiß oder Beschädigung zum Austausch vom Schneidrotor 130 abgenommen werden. Der Schneidrotor 130 kann sich um eine Rotorachse 134 drehen, die sich zwischen der ersten und zweiten lateralen Seite 112, 114 des Maschinenrahmens 104 erstreckt und allgemein senkrecht zur Verfahrachse 110 steht.
Zur Aufnahme des zerkleinerten Materials und der Rückstände kann der Schneidrotor 130 drehbar in einem Gehäuse oder einem Rotorgehäuse 136 untergebracht sein, das sich von dem Maschinenrahmen 104 in Richtung der Arbeitsfläche 102 erstreckt. Das Rotorgehäuse 136 definiert einen geschlossenen Raum 138, in dem der Schneidrotor 130 angeordnet ist. Das Rotorgehäuse 136 kann etwa in der Mitte der Länge des Maschinenrahmens 104 zwischen dem vorderen Ende 106 und dem hinteren Ende 108 angeordnet sein, sodass das Maschinengewicht auf dem Schneidrotor 130 zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Schnitttiefe aufgebracht werden kann. In der Ausführungsform des Rotationsmischers 100, der in Arbeitsflächen-Rückgewinnungsverfahren verwendet wird, kann der durch das Rotorgehäuse 136 definierte umschlossene Raum 138 als Mischkammer dienen, die mit anderen Systemen wirkverbunden sein kann, um Wasser oder andere Materialien zum Mischen mit den zerkleinerten Rückständen aufzunehmen. Wenn sich der Schneidrotor 130 im Rotorgehäuse 136 dreht, werden die Fragmente und Materialien durch die Drehbewegung vermischt und können wieder auf der Arbeitsfläche 102 abgelagert werden.
Zur Definition des umschlossenen Raums 138 ist das Rotorgehäuse 136 als kastenförmige Struktur angeordnet und kann aus einer Vielzahl von Metallplatten gebildet sein. Beispielsweise kann das Rotorgehäuse 136 eine erste, mit der ersten lateralen Seite 112 des Rotationsmischers 100 ausgerichtete Seitenplatte 140 und eine zweite, mit der zweiten lateralen Seite 114 des Rotationsmischers 100 ausgerichtete Seitenplatte 142 beinhalten. Die erste und die zweite Seitenplatte 140, 142 können flächige Strukturen sein, die senkrecht zum Maschinenrahmen 104 an der jeweiligen ersten und zweiten lateralen Seite 112, 114 angeordnet sind und sich annähernd in Richtung der Arbeitsfläche 102 erstrecken können. Die Rotorachse 134 steht daher senkrecht zu der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142. Um die kastenförmige Struktur des Rotorgehäuses 136 zu vervollständigen, kann das Rotorgehäuse 136 eine vordere Tür 144 und eine hintere Tür 146 beinhalten, die senkrecht zu der ersten und der zweiten Seitenplatte 140, 142 angeordnet sind und sich zwischen diesen erstrecken. In einer Ausführungsform sind die vordere Tür 144 und die hintere Tür 146 über Scharniere mit dem Maschinenrahmen 104 verbunden, sodass das Volumen des umschlossenen Raums 138 angepasst werden kann.
Die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 und die vordere und hintere Tür 144, 146 umgeben den Schneidrotor 130 innerhalb des geschlossenen Raums 138 und umschließen ihn im Wesentlichen. Es versteht sich, dass die Unterseite des Rotorgehäuses 136 offen bleibt, sodass das untere zylindrische Segment des Schneidrotors 130 aus dem umschlossenen Raum 138 herausragen und die Arbeitsfläche 102 berühren kann.
Um sicherzustellen, dass der größte Teil des zerkleinerten Materials im Rotorgehäuse 136 zurückgehalten wird, erstrecken sich die erste und die zweite Seitenplatte 140, 142 in unmittelbarer Nähe der Arbeitsfläche 102, wie vorstehend erwähnt. Unter Bezugnahme auf 2 können die Unterkanten der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142, um während eines Fräsvorgangs in intermittierendem Kontakt an der Arbeitsfläche 102 anzuliegen, skiförmige Gleitplatten 150 beinhalten, die eine ebene Fläche angrenzend an und gegenüber der Arbeitsfläche 102 und orthogonal zur Hauptabdeckung der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 vorsehen. Die skiförmigen Gleitplatten 150 können die Arbeitsfläche 102 berühren und überqueren, sodass die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 über die Arbeitsfläche gleiten können. Die Gleitplatten 150 können sich teilweise oder vollständig entlang der Unterkante zwischen einer vorderen Kante 152 und einer hinteren Kante 154 der ebenen Seitenplatten 140, 142 erstrecken. Um physisch auf die Arbeitsfläche 102 aufzutreffen, kann die vordere Spitze 156 der Gleitplatte 150 nach oben gebogen oder abgewinkelt sein.
Ungeachtet der Einbeziehung der Gleitplatten 150 versteht sich, dass die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 zu weit in die Arbeitsfläche 102 eindringen können, was zu einem übermäßigen Widerstand am Rotationsmischer 100 führt. Dies kann zu übermäßigem Brennstoffverbrauch führen und die Seitenplatten 140 142 beschädigen sowie den Mischbetrieb negativ beeinflussen. Die Seitenplatten 140, 142 können sich auch in Material zwischen den Seitenplatten und dem umschlossenen Raum 138 verfangen, wodurch der Schneidrotor 130 unter Umständen freigelegt wird. Zur Aufrechterhaltung der räumlichen Nähe zwischen den Unterkanten der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 und der Arbeitsfläche 102 bei gleichzeitiger Vermeidung eines übermäßigen Eindringens kann die relative Position der ersten und der zweiten Seitenplatte 140, 142 in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 und damit die Arbeitsfläche 102 vertikal angepasst werden.
Unter Bezugnahme auf 2 können die erste und die zweite Seitenplatte 140, 142 zur Ermöglichung der vertikalen Anpassung mit einem entsprechenden Plattenrahmen 160, der fest an dem Maschinenrahmen 104 montiert ist, betriebsfähig zusammenwirken. Der Plattenrahmen 160 kann ein aus Metall hergestelltes Strukturbauteil sein, dessen Umriss im Allgemeinen der Form der Umfangskanten der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 entspricht. Beispielsweise kann der Plattenrahmen 160 einen ersten vertikalen Schenkel 162 und einen zweiten vertikalen Schenkel 164 beinhalten, die durch eine horizontale Stange 166 verbunden und voneinander beabstandet sind. Wenn die erste und die zweite Seitenplatte 140, 142 angrenzend an den Plattenrahmen 160 angeordnet sind, fluchten der erste und der zweite vertikale Schenkel 162, 164 mit der vorderen und der hinteren Kante 152, 154, und die horizontale Stange 166 erstreckt sich über die Längslänge der Seitenplatten 140, 142. Die veranschaulichte Ausführungsform des Plattenrahmens 160 ist jedoch nur beispielhaft, und es können auch andere Anordnungen konstruiert werden, bei denen die Seitenplatten 140, 142 mit dem Maschinenrahmen 104 zusammenwirken.
Zur Führung der vertikalen Anpassung der Seitenplatten 140, 142 in Bezug auf den Plattenrahmen 160 können in dem ersten und zweiten vertikalen Schenkel 162, 164 jeweils Führungsschlitze 168 angeordnet sein. Die Führungsschlitze 168 können sich von den unteren Spitzen der vertikalen Schenkel 162, 164 in Richtung der horizontalen Stange 166 erstrecken. Um mit den Führungsschlitzen 168 zusammenzuwirken, können die erste und die zweite Seitenplatte 140, 144 jeweils einen oder mehrere Führungsstifte 169 beinhalten, die von einer lateralen Fläche der Seitenplatten parallel zur Rotorachse 134 vorstehen. Die Führungsstifte 169 können in den Führungsschlitzen 168 aufgenommen werden und sich dort aufwärts und abwärts bewegen, wodurch eine geführte vertikale Bewegung der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 in Bezug auf den Plattenrahmen 160 ermöglicht wird.
Zum physischen Anheben und Absenken der ersten und zweiten Seitenplatte in Bezug auf den Plattenrahmen 160 können die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 mit einem Hydrauliksystem 170 wirkverbunden sein, das einen oder mehrere in dem Rotorgehäuse 136 des Rotationsmischers angeordnete Hydraulikaktoren 172 beinhaltet. Ein oder mehrere Hydraulikaktoren 172 können mit jeder der ersten und zweiten Seitenplatten 140, 142 verbunden sein. Bei den Hydraulikaktoren 172 kann es sich in einer Ausführungsform um doppelt wirkende Hydraulikzylinder handeln. Die Hydraulikzylinder beinhalten einen Kolben 174, der gleitend in einem Hohlzylinder 176 aufgenommen ist. Der Kolben 174 und der Hohlzylinder 176 können eine runde oder zylindrische Form haben, um eine relative Gleitbewegung zwischen den Komponenten zu ermöglichen. Der Kolben 174 ist mit einer Stange 178 verbunden, die durch ein Ende des Hohlzylinders 176 hervorsteht. Das vorstehende Ende der Stange 178 kann mit den Seitenplatten 140, 142 verbunden sein, und der Hohlzylinder 176 kann mit dem Plattenrahmen 160 oder einem anderen Teil des Maschinenrahmens 104 verbunden sein. Wenn druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit zu und von den Hydraulikaktoren 172 geleitet wird, bewirkt der Flüssigkeitsdruck eine Bewegung des Kolbens 174 innerhalb des Hohlzylinders 176, wodurch die Stange 178 aus- und eingefahren wird. Da die Hydraulikaktoren zwischen den Seitenplatten 140, 142 und dem Plattenrahmen 160 verbunden sind, verändert das Ausfahren und Einfahren der Stange 178 die relative Position der Komponenten durch Anheben und Absenken der Seitenplatten in Bezug auf den Maschinenrahmen 104.
Unter Bezugnahme auf 3 kann das Hydrauliksystem 170 zur Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit, die die Hydraulikaktoren 172 betätigt, einen Tank oder ein Hydraulikbehälter 180 beinhalten. Der Hydraulikbehälter 180 kann ein umschlossenes Volumen sein, das Niederdruck-Hydraulikflüssigkeit enthält. Bei der Hydraulikflüssigkeit kann es sich um jede geeignete nicht komprimierbare Flüssigkeit handeln, wie beispielsweise Schmieröl und dergleichen, die eine ausreichende Viskosität für einen problemlosen Durchfluss innerhalb des Hydrauliksystems aufweist. Um die Hydraulikflüssigkeit mit Druck zu beaufschlagen und sie aus dem Hydraulikbehälter 180 durch das Hydrauliksystem 170 zu leiten, kann das System eine oder mehrere Hydraulikpumpen 182 beinhalten. Die Hydraulikpumpe 182 kann jede geeignete Art von Pumpe zur Druckbeaufschlagung und positiven Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit in einem Kreislauf sein, einschließlich beispielsweise Kolbenpumpen, Drehzahnradpumpen, Flügelpumpen, Gerotorpumpen, Taumelscheiben und dergleichen. Um die Hydraulikflüssigkeit zwischen der Hydraulikpumpe 182 und den Hydraulikaktoren 172 zu übertragen, kann das Hydrauliksystem 170 geeignete Hydraulikleitungen wie flexible Schläuche oder starre Rohre beinhalten.
Um den Durchfluss der druckbeaufschlagten Hydraulikflüssigkeit zu und von den Hydraulikaktoren 172 selektiv zu lenken und zu steuern, kann das Hydrauliksystem ein oder mehrere Durchflussregel- oder Richtungsregelventile beinhalten. Beispielsweise kann ein erstes Durchflussregelventil oder Aktor-Durchflussregelventil 184 betriebsfähig zwischen dem Hydraulikaktor 172 und der Hydraulikpumpe 182 angeordnet sein. Das Aktor-Durchflussregelventil 184 kann ein Mehrwegeventil sein, das Hydraulikflüssigkeit entweder zum Kopfende oder zum Kappenende des Hydraulikaktors leitet. Insbesondere kann das Aktor-Durchflussregelventil 184 in einer Ausführungsform ein solenoidbetriebenes Schieberventil sein, das ein elektromagnetisches Solenoid zur Änderung der Position eines internen Schiebers enthält, das gegen eine oder mehrere Federn vorgespannt werden kann. Wird das Solenoid aktiviert, bewegt es den internen Schieber, um verschiedene Anschlüsse abzudichten und die Abdichtung wieder aufzuheben und eine Fluidverbindung mit den Hydraulikaktoren 172 herzustellen.
In der veranschaulichten Ausführungsform, bei der der Hydraulikaktor 172 ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder ist, kann der Kolben 174 den Hohlzylinder 176 in ein erstes Kopfende 186, durch das die Stange 178 hervorsteht, und ein dem ersten Kopfende gegenüberliegendes zweites Kappenende 188 unterteilen. Zum Absenken oder Anheben der Seitenplatten 140, 142 in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 kann das Hydrauliksystem wahlweise Hydraulikflüssigkeit entweder zu dem und von dem Kopfende 186 oder Kappenende 188 leiten. Beispielsweise kann das Aktor-Durchflussregelventil 184 in einer ersten Aktorkonfiguration platziert werden, in der druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit zu dem Kappenende des Hydraulikaktors geleitet wird. Ebenfalls kann das Aktor-Durchflussregelventil 184 in der ersten Aktorkonfiguration eine Fluidverbindung zwischen dem Kopfende 186 und dem Hydraulikbehälter 180 herstellen, sodass die darin enthaltene Hydraulikflüssigkeit in den Behälter zurückgeführt wird. Die erste Aktorkonfiguration bewirkt, dass sich der Kolben 174 innerhalb des Hohlzylinders 176 in Richtung des Kopfendes 186 bewegt, wodurch die Stange 178 verlängert und die Seitenplatten 140, 142 in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 vertikal abgesenkt werden. Zum vertikalen Anheben der Seitenplatten 140, 142 kann das Aktor-Durchflussregelventil 184 in einer zweiten Aktorkonfiguration konfiguriert sein, in der druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit zum Kopfende 186 geleitet wird und das Kappenende 188 in Fluidverbindung mit dem Hydraulikbehälter 180 steht. In der zweiten Aktorkonfiguration wird der Kolben 174 in Richtung des Kappenendes 188 bewegt, wodurch die Stange 178 in den Hohlzylinder 176 zurückgezogen und die Seitenplatten 140, 142 in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 vertikal angehoben werden.
Wird das Aktor-Durchflussregelventil entweder in der ersten oder zweiten Aktorkonfiguration beibehalten, können die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 in eine vollständig angehobene oder vollständig abgesenkte Position relativ zum Maschinenrahmen 104 bewegt und dort gehalten oder arretiert werden. In einer Ausführungsform kann das Aktor-Durchflussregelventil 184 eine dritte Aktorkonfiguration beinhalten, bei der der Hydraulikaktor 172 vom Hydrauliksystem 170 getrennt ist und die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 in einer Zwischenposition zwischen der vollständig angehobenen und der vollständig abgesenkten Position gehalten werden können.
In einer Ausführungsform kann das Hydrauliksystem 170 eine eigene Schwimmerschaltung 190 beinhalten, um plötzliche und vorübergehende Änderungen der Topologie der Arbeitsfläche 102 auszugleichen, beispielsweise wenn die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 auf einen Graben oder eine Erhebung treffen. Die Schwimmerschaltung 190 ist konfiguriert, um der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 zu ermöglichen, sich in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 vorübergehend anzuheben, wenn sich der vertikale Abstand verringert, und die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 vorübergehend abzusenken, wenn sich der vertikale Abstand zwischen dem Maschinenrahmen und der Arbeitsfläche erhöht. Nachdem die erste und die zweite Seitenplatte 140, 142 das Objekt auf bzw. den Hohlraum in der Arbeitsfläche 142 passiert haben, ermöglicht die Schwimmerschaltung den Seitenplatten, in ihre vorherige vertikale Position in Bezug auf die Arbeitsfläche zurückzukehren. Um der ersten und der zweiten Seitenplatte ein vorübergehendes Anheben und Absenken in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 zu ermöglichen, kann die Schwimmerschaltung 190 einen Speicher 192 beinhalten, bei dem es sich um einen Druckbehälter mit einem bestimmten Volumen handeln kann, in den oder aus dem druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit von dem Hydrauliksystem 170 geleitet werden kann. Der Speicher 192 kann somit vorübergehend druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit zur Wiederverwendung im Hydrauliksystem 170 speichern. Im Gegensatz zum übrigen Hydrauliksystem 170, das die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 unter positivem Hydraulikdruck von der Hydraulikpumpe 182 vertikal bewegt und aktiv hält, verwendet die Schwimmerschaltung 190 einen passiveren Ansatz, bei dem die Hydraulikflüssigkeit durch externe Kräfte, die über die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 auf die Hydraulikaktoren einwirken, zeitweise in den und aus dem Speicher verdrängt wird.
Zum selektiven Leiten von Hydraulikflüssigkeit zu dem und von dem Speicher 192, kann die Schwimmerschaltung 190 ein zweites Durchflussregelventil oder Speicher-Durchflussregelventil 194 beinhalten, das zwischen und in Fluidverbindung mit den Hydraulikaktoren 172 und dem Speicher 192 angeordnet ist. Das Speicher-Durchflussregelventil 194 kann ebenfalls ein solenoidbetätigtes Ventil mit einem elektromagnetischen Solenoid sein, das einen internen Schieber zum Öffnen und Schließen von Anschlüssen im Ventilkörper beweglich verschieben kann. Das Speicher-Durchflussregelventil 194 kann in eine erste Schwimmerkonfiguration gebracht werden, in der Hydraulikflüssigkeit von dem Kappenende 188 des Hydraulikaktors 172 zum Speicher 192 geleitet werden kann. Falls die erste und die zweite Gleitplatte 140, 142 auf eine Verringerung des vertikalen Abstands zwischen der Arbeitsfläche 102 und dem Maschinenrahmen 104 stoßen, bewegt sich der Kolben 174 im Hohlzylinder 176, um Hydraulikflüssigkeit vom Kappenende 188 zum Speicher 192 zu verdrängen.
Das Speicher-Durchflussregelventil 194 kann auch in einer zweiten Schwimmerkonfiguration konfiguriert sein, in der druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit, die sich vorübergehend im Speicher 192 befindet, zum Hydraulikaktor geleitet werden kann, um die Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikpumpe 182 zu ergänzen oder zu erhöhen. In einer Ausführungsform kann das Speicher-Durchflussregelventil 194 anstelle der ersten Durchflusskonfiguration und der zweiten Schwimmerkonfiguration ein bidirektionales Ventil sein, das den Flüssigkeitsdurchfluss in beiden Richtungen zwischen dem Hydraulikaktor 172 und dem Speicher 192 herstellt. Dementsprechend können die erste und zweite Seitenplatte 140, 142, wenn die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 auf eine plötzliche Zunahme des vertikalen Abstands zwischen der Arbeitsfläche 102 und dem Maschinenrahmen 104 stoßen, abgesenkt werden, um die unmittelbare Nähe zwischen der Gleitplatte 150 und der Arbeitsfläche 102 aufrechtzuerhalten. In einer Ausführungsform kann das Speicher-Durchflussregelventil 194 eine dritte Schwimmerkonfiguration beinhalten, in der der Speicher 192 von den Hydraulikaktoren 172 getrennt oder isoliert ist. Die Isolierung des Speichers 192 kann wünschenswert sein, wenn die vertikale Höhe der Seitenplatten 140, 142 unabhängig von der Topographie der Arbeitsfläche 102 beibehalten werden soll oder beispielsweise, wenn der Rotationsmischer 100 aktuell nicht in einem Fräsvorgang betrieben wird, sondern auf der Baustelle fährt oder einer Wartung unterzogen wird.
Zur Steuerung der relativen vertikalen Position zwischen dem Maschinenrahmen 104 und der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 des Rotorgehäuses 136 kann der Rotationsmischer 100 ein Plattenhöhensteuersystem 200 beinhalten. Unter Bezugnahme auf 1 und 3 kann das Plattenhöhensteuersystem 200 eine Vielzahl von fest an dem Maschinenrahmen 104 montierten Sensoren 202 beinhalten, um den relativen vertikalen Abstand zwischen dem Maschinenrahmen 104 und der Arbeitsfläche 102 zu erfassen oder zu messen. Durch die feste Montage der Vielzahl von Sensoren 202 am Maschinenrahmen 104 können die Sensoren basierend auf ihrer bekannten Position am Maschinenrahmen einen festen und vorbekannten Bezugspunkt vorsehen. In einer Ausführungsform kann es sich bei der Vielzahl von Sensoren 202 um Schall- oder Akustiksensoren handeln, die eine Schallwelle in Richtung eines zu messenden Objekts wie der Arbeitsfläche 102 aussenden. Die Akustikwelle kann zu den Sensoren 202 zurückreflektiert werden, und die Laufzeit zwischen dem Aussenden der Akustikwelle und dem Empfang der Reflexion kann in eine relative Entfernung umgerechnet werden. In einem weiteren Beispiel kann es sich bei der Vielzahl von Sensoren 202 um Lasersensoren, Infrarotsensoren oder Ultraviolett-Sensoren handeln, die mit ähnlicher Emission und Reflexion von elektromagnetischer Strahlung arbeiten. Das Plattenhöhensteuersystem 200 kann auch andere geeignete Sensorarten und/oder intelligente Kameras verwenden, die zur Messung relativer Abstände ausgelegt sind.
Um die Topographie der Arbeitsfläche 102 zu messen oder zu erfassen, während sich der Rotationsmischer 100 entlang der Bewegungsachse 110 bewegt, kann die Vielzahl von Sensoren 202 vordere Sensoren 204 beinhalten, die an einer geeigneten Stelle am vorderen Ende 106 des Maschinenrahmens 104 angeordnet sind. Beispielsweise können sich die vorderen Sensoren 204 an der Unterseite der Bedienerstation 128 am vorderen Ende 106 befinden und so ausgerichtet sein, dass sie akustische Wellen in Bezug auf die Fahrachse 110 vor das Drehgehäuse 136 projizieren. In einer Ausführungsform kann es sich bei den vorderen Sensoren 204 um zwei Sensoren handeln, wobei ein Sensor mit einer der entsprechenden ersten und zweiten lateralen Seite 112, 114 des Rotationsmischers 100 ausgerichtet ist. Dementsprechend können die vorderen Sensoren 204 die Arbeitsfläche 102, der sich der Rotationsmischer 100 nähert, erfassen oder messen. Das Plattenhöhensteuersystem 200 kann auch zwei hintere Sensoren 206 beinhalten, die am hinteren Ende 108 des Rotationsmischers 100, beispielsweise an den Hubsäulen 118, angeordnet sind, um die Topografie der Arbeitsfläche 102 zu erfassen oder zu messen, die unter dem Rotationsmischer 100 hinter dem Rotorgehäuse 136 verläuft. In anderen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Sensoren an anderen geeigneten Stellen des Maschinenrahmens 104 angeordnet sein.
Das Plattenhöhensteuersystem 200 kann anhand der vorbestimmten Positionen der Vielzahl von Sensoren 202, die um den Rotationsmischer 100 herum angeordnet sind, und der vorbekannten Abmessungen des Maschinenrahmens 104 den relativen vertikalen Abstand zwischen dem Rotorgehäuse 136 und der Arbeitsfläche 102 ermitteln. Unter Bezugnahme auf 3 kann das Plattenhöhensteuersystem 200 zur Ermittlung der relativen Abstände eine elektronische Steuerung 210 beinhalten oder mit dieser wirkverbunden sein, die manchmal auch als elektronisches Steuermodul (ECM) oder als elektronische Steuereinheit (ECU) bezeichnet wird. Um die mit dem Plattenhöhensteuersystem 200 verbundenen Funktionen und Vorgänge auszuführen, kann die elektronische Steuerung 210 einen oder mehrere Mikroprozessoren 212 beinhalten, wie beispielsweise eine Zentraleinheit (CPU), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder eine andere geeignete Verarbeitungsschaltung. Die elektronische Steuerung 210 kann auch nichtflüchtige Daten und einen programmierbaren Speicher 214 beinhalten, der in Form eines Direktzugriffsspeichers und/oder einer dauerhafteren Form der Datenspeicherung zum Speichern von mit dem Plattenhöhensteuersystem verbundener Software ausgeführt sein kann. Der Mikroprozessor 212 kann in der Lage sein, alle geeigneten computerbasierten Funktionen, wie z. B. die Ausführung von Anweisungen, Datenverarbeitung, mathematische Operationen und dergleichen, zu verarbeiten oder durchzuführen. Die elektronische Steuerung 210 kann auch Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 216 und verbundene Schaltungen zur Kommunikation mit anderen elektronischen Vorrichtungen, beispielsweise mit der Vielzahl der Sensoren 202, beinhalten. Der elektronischen Steuerung 210 kann anderer Software, einschließlich beliebiger geeigneter Anweisungssätze, Programme, Anwendungen, Routinen, Bibliotheken, Datenbanken und dergleichen, zur Ausführung ihrer Funktionen zugeordnet sein. Die elektronische Steuerung 210 kann der Implementierung des Plattenhöhensteuersystems 200 zugewiesen sein oder auch andere mit dem Rotationsmischer 100 verbundene Systeme und Geräte betriebsfähig steuern oder regeln. Obwohl die elektronische Steuerung 210 in 3 als eine einzelne, diskrete Einheit veranschaulicht ist, können die elektronische Steuerung 210 und ihre Funktionen in anderen Ausführungsformen auf eine Vielzahl von unterschiedlichen und separaten Komponenten verteilt sein.
Die elektronische Steuerung 210 kann in elektronischer Kommunikation mit der Vielzahl von Sensoren 202 stehen, um elektronische Signale und Daten zu empfangen, die sich auf den gemessenen relativen vertikalen Abstand zwischen der Arbeitsfläche 102 und dem Maschinenrahmen 104 beziehen. Um die relative Höhe der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 und damit die Arbeitsfläche 102 anzupassen, kann das Plattenhöhensteuersystem 200 außerdem den Betrieb des Hydrauliksystems 170, einschließlich der Schwimmerschaltung 190 regeln und steuern. Die elektronische Steuerung 210 kann beispielsweise elektronisch mit dem Aktor-Durchflussregelventil 184 des Hydrauliksystems 170 und dem Speicher-Durchflussregelventil 194 der Schwimmerschaltung 190 kommunizieren. Die elektronische Steuerung 210 kann elektronische Signale zur Betätigung der Aktor- und Speicher-Durchflussregelventile 184, 194 senden und diese zwischen den verschiedenen Aktor- und/oder Schwimmerkonfigurationen umkonfigurieren. Auf diese Weise steuert das Plattenhöhensteuersystem 200 die Richtung der Hydraulikflüssigkeit zu und von den Hydraulikaktoren 172 und kann so die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 und die Arbeitsfläche 102 anheben und absenken.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Offenbarung ist auf die Anpassung und Steuerung der Höhe oder vertikalen Position von Komponenten eines Rotorgehäuses 136 in Bezug auf die Arbeitsfläche 102 einer Fräsmaschine, wie zum Beispiel eines Rotationsmischers 100 oder einer Kaltfräse, anwendbar, um übermäßigen Widerstand oder mögliche Schäden zu vermeiden. Unter Bezugnahme auf 4 und gemäß den vorherigen Figuren wird ein beispielhafter Prozess 300 veranschaulicht, der von dem Plattenhöhensteuersystem 200 ausgeführt werden kann. Der im Ablaufdiagramm dargestellte Prozess 300 zur Bewältigung dieser Aufgaben kann eine Reihe von Schritten oder Anweisungen umfassen, die als nicht-transitorischer, computerausführbarer Softwarecode in Form einer Anwendung oder eines Programms implementiert sind. Der Prozess 300 kann durch einen Startschritt 302 eingeleitet werden, in dem der Rotationsmischer 100 zu einer Stelle auf der Arbeitsfläche 102 fährt, an der der Fräsbetrieb durchgeführt werden soll. Vor dem Fräsbetrieb können der Schneidrotor 130 und die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 vertikal eingezogen werden, damit sich der Rotationsmischer 100 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit über die Arbeitsfläche 102 bewegen kann. Sobald der Fräsbetrieb in Startschritt 302 beginnt, können die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 vertikal abgesenkt werden, sodass sich die Gleitplatten 150 an ihren Unterkanten in der Nähe der Arbeitsfläche 102 befinden, um das Material innerhalb des Rotorgehäuses 136 aufzunehmen. Zur Beurteilung des relativen vertikalen Abstands der Seitenplatten 140, 142 in Bezug auf die Arbeitsfläche 102 während des Fräsbetriebs kann der von dem Plattenhöhensteuersystem 200 durchgeführte Prozess 300 einen Datenempfangsschritt 304 beinhalten, in dem Maschinenabmessungsdaten 306 bezüglich des Maschinenrahmens 104 gelesen und empfangen werden können, beispielsweise aus dem mit der elektronischen Steuerung 210 verbundenen Speicher 214 oder einem ähnlichen Datenspeicher. Die Maschinenabmessungsdaten 306 werden in der Regel durch die Konstruktionsabmessungen des Rotationsmischers 100 vorgegeben und können im Speicher 214 in Form von Nachschlagetabellen, Datenbanken und dergleichen vorgespeichert sein. Die Maschinenabmessungsdaten 306 beinhalten Abmessungsdaten bezüglich der relativen Positionen und Abstände zwischen den verschiedenen Komponenten des starren und festen Maschinenrahmens 104.
In einem Mess- oder Erfassungsschritt 308 kann das Plattenhöhensteuersystem 200 eine Vielzahl von Sensoren 202 zum Erhalt der Position auf der Arbeitsfläche 102 relativ zu einer bestimmten Position oder einem Bezugspunkt auf dem Rotationsmischer 100, beispielsweise die Position jedes der jeweiligen Sensoren 202, verwenden. In der Ausführungsform eines akustischen Sensors oder eines Laser-, Infrarot- oder Ultraviolett-Sensors kann dies durch die vorstehend beschriebene Emissions- und Reflexionstechnologie erreicht werden. In einer Ausführungsform kann die Vielzahl der Sensoren 202 Sensordaten 310 in Form von analogen oder digitalen elektronischen Signalen an die elektronische Steuerung 210 übermitteln, wobei die Sensordaten über die mit der elektronischen Steuerung verbundenen Verarbeitungsfähigkeiten in die Position auf der Arbeitsfläche 102 umgewandelt werden können. In anderen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Sensoren 202 Verarbeitungsfunktionen beinhalten, die es den Sensoren selbst ermöglichen, die Position auf der Arbeitsfläche in Form von beispielsweise Zoll oder Zentimetern zu messen.
In einem Ermittlungsschritt 312 in dem Prozess 300 kann das Plattenhöhensteuersystem 200 die Maschinenabmessungsdaten 306 und die Sensordaten 310, die die Position auf der Arbeitsfläche 102 repräsentieren, verwenden, um den relativen vertikalen Abstand zwischen der Arbeitsfläche 102 und einem Referenzpunkt auf dem Maschinenrahmen 104, beispielsweise den Gleitplatten 150 oder den unteren Kanten der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142, zu ermitteln. Beispielsweise kann die elektronische Steuerung 210 den Ermittlungsschritt 312 durch die Durchführung geeigneter, in maschinenausführbarer Form geschriebener Berechnungen ausführen. Ist der Bezugspunkt die Gleitplatte 150 oder die Unterkante der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142, kann der von dem Plattenhöhensteuersystem 200 durchgeführte Prozess 300 beispielsweise durch Erfassen des Ausfahrens oder Einfahrens der mit dem Maschinenrahmen und den Seitenplatten wirkverbundenen Hydraulikaktoren 172 Messwerte über die aktuelle Position der Seitenplatten in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 erhalten. Infolge des Ermittlungsschritts 312 kennt das Plattenhöhensteuersystem 200 den relativen vertikalen Abstand zwischen der Arbeitsfläche 102 und der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 oder hat ihn ermittelt.
Damit das Plattenhöhensteuersystem 200 den relativen vertikalen Abstand zwischen den Komponenten verwenden kann, kann der Prozess 300 einen oder mehrere Entscheidungsschritte beinhalten. Beispielsweise kann in einem ersten Entscheidungsschritt 314 der ermittelte vertikale Abstand mit einem vorgegebenen Schwellenwert oder einer vorgegebenen Basislinie verglichen werden, um zu entscheiden, ob der vertikale Abstand zwischen der Arbeitsfläche 102 und der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 zunimmt. In einer anderen Ausführungsform kann die unmittelbare Größe des vertikalen Abstands direkt und wiederholt überwacht werden, um zu ermitteln, ob er wächst/zunimmt oder schrumpft/abnimmt. Wenn ja, kann die Plattenhöhensteuerstrategie 200 einen ersten Konfigurationsschritt 316 des Prozesses 300 einleiten, um den Betrieb des Hydrauliksystems 170 so anzupassen, dass die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 und damit die Arbeitsfläche 102 abgesenkt werden, um ein unbeabsichtigtes Austreten des zerkleinerten Materials aus dem Rotorgehäuse 136 durch den Abstand zwischen der Arbeitsfläche 102 und der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 zu verhindern.
Unter Bezugnahme auf 3 kann das Plattenhöhensteuersystem 200 beispielsweise das Aktor-Durchflussregelventil 184 in der ersten Aktorkonfiguration betriebsfähig konfigurieren, wodurch die druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit zum Kopfende 188 des Hydraulikaktors 172 geleitet wird. Ebenfalls kann das Aktor-Durchflussregelventil 184 in der ersten Aktorkonfiguration eine Fluidverbindung zwischen dem Kopfende 186 und dem Hydraulikbehälter 180 herstellen, sodass Hydraulikflüssigkeit in den Behälter zurückgeführt wird. Diese erste Aktorkonfiguration des Aktor-Durchflussregelventils 184 bewirkt, dass die Stange 178 aus dem Hohlzylinder 176 des Hydraulikaktors 172 hervorsteht und dadurch die jeweilige erste oder zweite Seitenplatte 140, 142 in Bezug auf die Arbeitsfläche 102 absenkt.
Alternativ kann der Prozess 300 einen zweiten Entscheidungsschritt 318 beinhalten, in dem der relative vertikale Abstand zwischen der Arbeitsfläche 102 und der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 mit einem Schwellenwert oder einer Basislinie verglichen wird, um zu ermitteln, ob der vertikale Abstand abnimmt. In einer anderen Ausführungsform kann die unmittelbare Größe des vertikalen Abstands direkt und wiederholt überwacht werden, um zu ermitteln, ob er wächst/zunimmt oder schrumpft/abnimmt. Wenn ja, kann die Plattenhöhensteuerstrategie 200 einen zweiten Konfigurationsschritt 320 einleiten, um den Betrieb des Hydrauliksystems 170 so anzupassen, dass die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 und damit die Arbeitsfläche 102 angehoben werden, um ein zu tiefes Eindringen der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 in die Arbeitsfläche 102 zu verhindern.
Beispielsweise kann das Plattenhöhensteuersystem 200 das Aktor-Durchflussregelventil 184 in der zweiten Aktorkonfiguration betriebsfähig konfigurieren, wodurch druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit zum Kopfende 186 des Hydraulikaktors 172 geleitet wird. Ebenfalls kann das Aktor-Durchflussregelventil 184 in der zweiten Aktorkonfiguration eine Fluidverbindung zwischen dem Kappenende 188 und dem Hydraulikbehälter 180 herstellen, sodass Hydraulikflüssigkeit in den Behälter zurückgeführt wird. Die zweite Aktorkonfiguration des Aktor-Durchflussregelventils 184 bewirkt, dass sich die Stange 178 in den Hohlzylinder 176 des Hydraulikaktors 172 zurückzieht, wodurch die jeweilige erste oder zweite Seitenplatte 140, 142 in Bezug auf die Arbeitsfläche 102 angehoben wird.
In einer Ausführungsform kann das Plattenhöhensteuersystem 200 den Prozess 300 kontinuierlich oder wiederholt durchführen, indem es zum Datenempfangsschritt 304 und zum Erfassungsschritt 308 zurückkehrt. Der Prozess 300 ist also eine Schleife, die kontinuierlich auf Veränderungen in der Topographie der Arbeitsfläche 102 reagieren kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung können die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 unabhängig voneinander betrieben werden. Unter Bezugnahme auf 1 und 3 kann das Plattenhöhensteuersystem 200 beispielsweise die Sensordaten der Vielzahl von Sensoren 202, die mit der ersten lateralen Seite 112 des Maschinenrahmens 104 verbunden sind, getrennt von den Sensordaten der Vielzahl von Sensoren 202, die mit der zweiten lateralen Seite 114 des Maschinenrahmens 104 verbunden sind, verarbeiten. Das Plattenhöhensteuersystem 200 kann daher über den Ermittlungsschritt 312 den relativen vertikalen Abstand zwischen der ersten Seitenplatte 140 und der Arbeitsfläche 102 unabhängig von der Ermittlung des relativen vertikalen Abstands zwischen der zweiten Seitenplatte 142 und der Arbeitsfläche 102 ermitteln. Die unabhängige Bewertung der vertikalen Abstände berücksichtigt die Unterschiede in der Topographie der Arbeitsfläche 102, die der ersten lateralen Seite 112 im Vergleich zur zweiten lateralen Seite 114 des Maschinenrahmens 104 entspricht. Zur unabhängigen Anpassung der relativen vertikalen Abstände zwischen der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 und der Arbeitsfläche 102 kann das Hydrauliksystem 170 zumindest zwei Aktoren-Durchflussregelventile 184 umfassen, von denen jeweils eines mit der jeweiligen Seitenplatte, die entweder mit der ersten oder zweiten lateralen Seite 112, 114 ausgerichtet ist, wirkverbunden ist.
Sobald das Plattenhöhensteuersystem 200 aktiv reagiert hat, um die vertikale Position zwischen der Arbeitsfläche 102 und der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 anzupassen, um plötzliche und vorübergehende Änderungen in der Topographie der Arbeitsfläche 102 auszugleichen, kann das Plattenhöhensteuersystem 200 einen Schwimmerschritt 330 zur Aktivierung der Schwimmerschaltung 190 einleiten. Beispielsweise kann der Schwimmerschritt 330 einen dritten Konfigurationsschritt 332 umfassen, in dem das Plattenhöhensteuersystem 200 das Speicher-Durchflussregelventil 194 in die erste oder zweite Schwimmerkonfiguration konfiguriert, um die Fluidverbindung zwischen den Hydraulikaktoren 172 und dem Speicher 192 herzustellen. Wie bereits erwähnt, kann das Speicher-Durchflussregelventil 194 auch ein bidirektionales Ventil sein, das den Flüssigkeitsdurchfluss in beiden Richtungen zwischen dem Hydraulikaktor 172 und dem Speicher 192 herstellt. In einer Ausführungsform kann der Schwimmschritt 330 optional einen vierten Konfigurationsschritt 334 einleiten, in dem das Aktor-Durchflussregelventil 184 in die dritte Aktorkonfiguration konfiguriert ist, um den Hydraulikaktor 172 vom Hydraulikbehälter 180 und der Hydraulikpumpe 182 zu isolieren und zu trennen. Die Isolierung der Hydraulikaktoren 172 vom Rest des Hydrauliksystems 170 während des Schwimmerschritts 330 kann im Falle von plötzlichen Druckänderungen aufgrund von Bewegungen der Seitenplatten 140, 142, die durch Änderungen der Topographie der Arbeitsfläche 102 verursacht werden, Schäden am Hydrauliksystem 170 verhindern.
Die Schwimmerschaltung 190 ermöglicht somit der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 in Bezug auf die Arbeitsfläche 102 zu schwimmen. Stoßen die Seitenplatten 140, 142 beispielsweise auf eine plötzliche Erhöhung der Arbeitsfläche 102, wodurch sich die Seitenplatten in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 vertikal nach oben bewegen, kann Hydraulikflüssigkeit im Kappenende 188 des Hydraulikaktors 172 zum Speicher 192 geleitet werden, wodurch sich die Stange 178 in den Hohlzylinder 176 zurückziehen kann, um die vertikale Bewegung der Seitenplatte 140, 142 aufzunehmen. Ebenso kann, wenn die Seitenplatten 140, 142 auf eine Aussparung in der Arbeitsfläche 102 treffen, druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit aus dem Speicher 192 zum Kappenende 188 des Aktors 172 fließen, wodurch die Stange 178184 ausgefahren und die Seitenplatten vorübergehend in Bezug auf den Maschinenrahmen 104 und die Arbeitsfläche 102 abgesenkt werden. Die Schwimmerschaltung 190 hält dadurch die unmittelbare Nähe zwischen der Arbeitsfläche 102 und der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 auch bei abrupten und vorübergehenden Änderungen der Topologie aufrecht und verhindert gleichzeitig Schäden an den anderen Komponenten des Hydrauliksystems 170. Die Schwimmerschaltung 190 arbeitet unterschiedlich zum restlichen Hydrauliksystem 170, da sie auf externe Kräfte reagiert, die von der Arbeitsfläche 102 auf die erste und zweite Seitenplatte 140, 142 einwirken.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Plattenhöhensteuersystem 200 zusätzliche Schritte oder Teilbetriebe zur Verbesserung des Fräsbetriebs der Rotationsfräse 100 oder einer ähnlichen Maschine durchführen. Beispielsweise kann das Plattenhöhensteuersystem 200 mit einer visuellen Anzeige oder einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 220 wirkverbunden sein, die eine visuelle Darstellung oder eine numerische Darstellung des ermittelten vertikalen Abstands zwischen der Arbeitsfläche 102 und der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 bereitstellen kann, auf die sich die Anpassung der vertikalen Position der Seitenplatten während des Bord- oder Fernbetriebs stützen kann. Das Plattenhöhensteuersystem 200 kann auch Daten bezüglich der relativen vertikalen Position der ersten und zweiten Seitenplatte 140, 142 und des Maschinenrahmens 104 speichern. Diese Daten können während der verschiedenen vom Schneidrotor 130 durchgeführten Schnitte oder Durchgänge gesammelt und gespeichert werden, um den Betrieb des Rotationsmischers 100 bei zukünftigen Einsätzen zu optimieren. Die Daten können an Bord in dem mit der elektronischen Steuerung 210 verbundenen Speicher 214 gespeichert oder außerhalb des Fahrzeugs über einen mit einem Telematiksystem wirkverbundenen Sender 222 übermittelt werden.
Es ist offensichtlich, dass die vorstehende Beschreibung Beispiele des offenbarten Systems und der Technik bereitstellt. Es ist jedoch denkbar, dass andere Implementierungen der Offenbarung im Detail von den vorhergehenden Beispielen abweichen können. Alle Bezugnahmen auf die Offenbarung oder auf Beispiele davon sollen auf das jeweils an dieser Stelle beschriebene Beispiel Bezug nehmen und sollen keine Begrenzung des allgemeinen Umfangs der Offenbarung implizieren. Jeglicher Ausdruck von Unterscheidung und Herabsetzung in Bezug auf bestimmte Merkmale soll auf keine Bevorzugung dieser Merkmale hinweisen, diese jedoch nicht vollständig vom Umfang der Offenbarung ausschließen, soweit dies nicht anderweitig angegeben ist.
Die Angabe von Wertebereichen soll lediglich als eine Kurzschreibweise für die Bezugnahme auf jeden einzelnen Wert, der in den Bereich fällt, dienen, sofern es hierin nicht anderweitig angegeben ist, und jeder einzelne Wert ist in die Beschreibung aufgenommen, als ob er einzeln aufgeführt wäre. Alle hierin beschriebenen Verfahren können in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, sofern nichts anderes angegeben ist oder der Zusammenhang nicht eindeutig etwas Anderes besagt.
Die Verwendung der Begriffe „ein“, „einer“, „eine“, „eines“ und „der“, „die“, „das“ und „mindestens ein(e/r/s)“ und ähnliche Verweise im Kontext der Beschreibung der Erfindung (insbesondere im Kontext der folgenden Ansprüche) sind so auszulegen, dass sie sowohl den Singular als auch den Plural abdecken, sofern hierin nicht anders angegeben oder im Kontext eindeutig im Widerspruch stehend. Die Verwendung des Begriffs „mindestens ein(e/r/s)“ gefolgt von einer Liste mit einem oder mehreren Elementen (zum Beispiel „mindestens eines von A und B“) ist so auszulegen, dass dieser die Auswahl eines Elements aus den aufgelisteten Elementen (A oder B) oder eine Kombination aus zwei oder mehr der aufgelisteten Elemente (A und B) bedeutet, sofern hierin nicht anders angegeben oder im Kontext eindeutig im Widerspruch stehend.
Demzufolge beinhaltet diese Offenbarung im Rahmen des gesetzlich Erlaubten alle Modifikationen und Äquivalente des in den hieran angefügten Ansprüchen angegebenen Gegenstands. Des Weiteren ist jegliche Kombination der zuvor beschriebenen Elemente in allen möglichen Variationen derselben in der Offenbarung umfasst, sofern hierin nichts anderes angegeben ist oder der Zusammenhang nicht eindeutig etwas Anderes besagt.

Claims

Fräsmaschine, umfassend: einen auf einer Vielzahl von Antriebskomponenten (116) getragenen Maschinenrahmen (104) zum Fahren über eine Arbeitsfläche (102), wobei der Maschinenrahmen (104) eine erste laterale Seite (112) und eine zweite laterale Seite (114) definiert; einen von dem Maschinenrahmen (104) drehbar getragenen Schneidrotor (130) zum Fräsen einer Arbeitsfläche (102), wobei der Schneidrotor (130) als zylindrische Trommel geformt ist, die eine senkrecht zur ersten lateralen Seite (112) und zweiten lateralen Seite (114) verlaufende Rotorachse (134) definiert; ein auf dem Maschinenrahmen (104) gelagertes Rotorgehäuse (130) zur Aufnahme des Schneidrotors (130), wobei das Rotorgehäuse (130) eine mit der ersten lateralen Seite (112) ausgerichtete erste Seitenplatte (140) und eine mit der zweiten lateralen Seite (114) ausgerichtete zweite Seitenplatte (140) umfasst, wobei die erste Seitenplatte (140) und die zweite Seitenplatte (140) in Bezug auf den Maschinenrahmen (104) vertikal beweglich sind; eine Vielzahl von an dem Maschinenrahmen (104) montierten Sensoren (202), die zum Erfassen einer Position auf der Arbeitsfläche (102) in Bezug auf den Maschinenrahmen (104) angeordnet sind; ein Hydrauliksystem (170) einschließlich eines ersten, mit der ersten Seitenplatte (140) wirkverbundenen Hydraulikaktors (172) und eines zweiten, mit der zweiten Seitenplatte (140) wirkverbundenen Hydraulikaktors (172), wobei das Hydrauliksystem (170) zum Anheben und Absenken der ersten Seitenplatte (140) und der zweiten Seitenplatte (140) in Bezug auf den Maschinenrahmen (104) ausgelegt ist; und eine elektronische Steuerung (210) in elektronischer Kommunikation mit der Vielzahl von Sensoren (202) und mit dem Hydrauliksystem (170) wirkverbunden, wobei das elektronische Steuersystem (210) mit einem Plattenhöhensteuersystem (200) programmiert ist, das zur Betätigung des Hydrauliksystems (170) ausgelegt ist, um zumindest eine der ersten Seitenplatte (140) und der zweiten Seitenplatte (140) anzuheben, wenn sich ein vertikaler Abstand zwischen dem Maschinenrahmen (104) und der Arbeitsfläche (102) verringert, und um zumindest eine der ersten Seitenplatte (140) und der zweiten Seitenplatte (140) abzusenken, wenn sich der vertikale Abstand zwischen dem vertikalen Abstand und dem Maschinenrahmen (104) erhöht.
Fräsmaschine nach Anspruch 1, wobei das Plattenhöhensteuersystem (200) mit einem zwischen dem ersten und dem zweiten Hydraulikaktor (172) angeordneten Aktor-Durchflussregelventil (184) und einer Hydraulikpumpe (126), die in Fluidverbindung mit einem Hydraulikflüssigkeit bereitstellenden Hydraulikbehälter (180) steht, wirkverbunden ist.
Fräsmaschine nach Anspruch 2, wobei das Aktor-Durchflussregelventil (184) in eine Konfiguration des ersten Aktors (172) konfigurierbar ist, die eine Fluidverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Hydraulikaktor (172) und der Hydraulikpumpe (126) herstellt, um den ersten und den zweiten Hydraulikaktor (172) zum vertikalen Absenken der ersten Seitenplatte (140) und der zweiten Seitenplatte (140) in Bezug auf den Maschinenrahmen (104) zu veranlassen.
Fräsmaschine nach Anspruch 3, wobei das Aktor-Durchflussregelventil (184) in eine Konfiguration des zweiten Aktors (172) konfigurierbar ist, die eine Fluidverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Hydraulikaktor (172) und der Hydraulikpumpe (126) herstellt, um den ersten und den zweiten Hydraulikaktor (172) zum vertikalen Anheben der ersten Seitenplatte (140) und der zweiten Seitenplatte (140) in Bezug auf den Maschinenrahmen (104) zu veranlassen.
Die Fräsmaschine nach Anspruch 4, wobei der erste und der zweite Hydraulikaktor (172) doppelt wirkende Hydraulikzylinder sind.
Fräsmaschine nach Anspruch 1, wobei das Hydrauliksystem (170) mit einer Schwimmerschaltung (190) wirkverbunden ist, die einen Speicher (192) in Fluidverbindung mit dem ersten Hydraulikaktor (172) und dem zweiten Hydraulikaktor (172) beinhaltet.
Fräsmaschine nach Anspruch 6, wobei die Schwimmerschaltung (190) ein zwischen dem ersten und zweiten Hydraulikaktor (172) und dem Speicher (192) angeordnetes Speicher-Durchflussregelventil (194) beinhaltet.
Fräsmaschine nach Anspruch 7, wobei das Speicher-Durchflussregelventil (194) in eine erste Schwimmerkonfiguration konfigurierbar ist, die eine Fluidverbindung zwischen dem ersten und zweiten Hydraulikaktor (172) und dem Speicher (192) herstellt.
Fräsmaschine nach Anspruch 8, wobei das Speicher-Durchflussregelventil (194) in eine zweite Schwimmerkonfiguration konfigurierbar ist, die den ersten und zweiten Hydraulikaktor (172) von dem Speicher (192) isoliert.
Fräsmaschine nach Anspruch 9, wobei das Speicher-Durchflussregelventil (194) ein bidirektionales Ventil ist.