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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Maschinensteuersystem und insbesondere auf ein Maschinenwartungssollpositions-Steuersystem.
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Stand der Technik
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Gelegentlich ist es wünschenswert, eine obere Schicht eines Arbeitsbereichs (z. B. Grundstück, Parkplatz, Baustelle usw.) zu stabilisieren oder zu rekonstruieren oder Fertigungsmaterial zu entfernen, bevor eine Fahrbahn oder eine andere Struktur in dem Arbeitsbereich erstellt wird. Dazu wird in der Regel die obere Materialschicht von dem Arbeitsbereich abgetragen, mit stabilisierenden Komponenten wie Zement, Asche, Kalk usw. gemischt und die Mischung wieder auf den Arbeitsbereich aufgebracht. Zu diesem Zweck wird häufig eine Maschine wie ein Rekultivierer, ein Stabilisator oder ein Rotationsmischer eingesetzt. Das Entfernen von Fertigungsmaterial von einer Fahrbahn zur Ablage in einem Transportfahrzeug und der Abtransport von einem Arbeitsbereich kann auch mit einem Kaltfräser erfolgen. Solche Rekultivierer oder Kaltfräsen beinhalten in der Regel einen Rahmen, der von Rädern oder Raupen getragen wird, und eine an dem Rahmen befestigte Fräswalze. Die Fräswalze ist in einer Walzenkammer eingeschlossen. Die Schneidwerkzeuge oder Zähne an der Fräswalze reißen den Boden auf und tragen das Material ab. Die rotierende Fräswalze kann auch dazu beitragen, das abgetragene Material mit stabilisierenden Zusatzstoffen und/oder Wasser zu vermischen. Das rekonstituierte Material verlässt dann die Walzenkammer und wird wieder auf der Bodenfläche abgelagert, in der Regel in Richtung eines hinteren Teils der Walzenkammer.
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Die Walzenkammer beinhaltet bewegliche Türen an der Vorder- und Rückseite der Walzenkammer. Eine Bedienperson des Rekultivierers passt den Öffnungsgrad der vorderen und hinteren Türen normalerweise manuell an. Die Positionen der vorderen und hinteren Türen im Verhältnis zur Bodenfläche können zur Steuerung des Mischungsgrades in der Walzenkammer und der Abstufung (z. B. Körnigkeit oder Korngrößenverteilung) der resultierenden Mischung, die auf der Bodenfläche abgelagert wird, verwendet werden.
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Unabhängig davon, ob zum Abtragen von Material von einer Fahrbahnoberfläche eine Maschine wie ein Rekultivierer oder ein Rotationsmischer eingesetzt wird, um das Material mit stabilisierenden Zusatzstoffen zu mischen, bevor das Gemisch wieder auf dem Arbeitsbereich abgelagert wird, oder ob eine Maschine wie eine Kaltfräse zum Abtragen von Material von einer Fahrbahnoberfläche eingesetzt wird, damit das Material von dem Arbeitsbereich abtransportiert werden kann, müssen solche Maschinen regelmäßig gewartet und repariert werden, da Komponenten wie eine Fräswalze unter extrem belastenden Bedingungen betrieben werden. Bei der Wartung kann es erforderlich sein, den Ölstand im Getriebe eines Rotorantriebsstrangs der Maschine regelmäßig zu überprüfen und bei Bedarf Öl nachzufüllen oder zu ersetzen. Solche Maschinen müssen jedoch oft durch eine Reihe von Betriebsbefehlen in eine oder mehrere bestimmte Wartungssollpositionen gebracht werden, damit ein Techniker Zugang zu den Anschlüssen für die Ölstandskontrolle hat und diese beobachten oder andere Wartungs- oder Reparaturarbeiten durchführen kann. Der Prozess der Bewegung der Maschine und der verschiedenen Komponenten der Maschine in die Wartungssollpositionen für die Wartung und/oder Reparatur kann für eine Bedienperson sehr zeitaufwendig und schwierig sein, da sich die Steuerungen, die für die Bewegung der Maschine und der Komponenten der Maschine erforderlich sind, in der Bedienerkabine oder auf der Bedienerplattform an einem Ort befinden, von dem aus es schwierig ist zu ermitteln, ob eine gewünschte Wartungssollposition erreicht wurde. Darüber hinaus müssen unter Umständen viele verschiedene Vorgänge nacheinander ausgeführt werden, um die Maschine auf eine ebene Bodenfläche zu bewegen, bestimmte Komponenten der Maschine in die bestmögliche Position zu bringen, um den Zugang zu Bereichen zu ermöglichen, die zu Wartungs- oder Reparaturzwecken beobachtet werden oder zugänglich sein müssen, und um die Maschine aus Sicherheitsgründen in der Wartungssollposition zu verriegeln, während ein Techniker an der Maschine arbeitet. Das Maschinensteuersystem der vorliegenden Offenbarung löst eines oder mehrere der vorstehend aufgeführten Probleme und/oder andere Probleme des Standes der Technik.
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Kurzdarstellung
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In einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Maschinenwartungssollpositions-Steuersystem zur Verwendung an einer Maschine gerichtet, die einen Rahmen, eine Vielzahl von mit dem Rahmen verbundenen Traktionsvorrichtungen, eine mit der Vielzahl von Traktionsvorrichtungen verbundene und zum Drehen der Traktionsvorrichtungen ausgelegte Leistungsquelle, eine mit dem Rahmen verbundene Walzenkammer, eine in der Walzenkammer positionierte und zum Eingriff mit einer Bodenfläche ausgelegte Fräswalze und einen mit der Fräswalze verbundenen und zum Drehen der Fräswalze zum Fräsen der Bodenfläche ausgelegten Rotorantriebsstrang umfasst. Der Rotorantriebsstrang kann ein Getriebe beinhalten. Das Maschinenwartungssollposition-Steuersystem kann zum Ermitteln einer Position der Maschine und einer Position zumindest des Rotorantriebsstrangs mit dem Getriebe programmiert werden und anschließend Befehle zum Nivellieren der Maschine und zum selektiven Betreiben eines mit dem Rotorantriebsstrang verbundenen Aktors basierend auf den ermittelten Positionen ausgeben, um den Rotorantriebsstrang und das Rotorantriebsstranggetriebe in eine Wartungsposition zu bringen, die einem Techniker einen leichten Zugang zur Durchführung von Wartungsaufgaben ermöglicht, einschließlich einer oder mehrerer Prüfungen des Ölstands im Rotorantriebsstranggetriebe und ggf. der Zugabe von Öl.
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In einem anderen Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Maschine mit einem Rahmen, der von einer Vielzahl von Rädern getragen wird, einer mit der Vielzahl von Rädern verbundenen Leistungsquelle, die zum Drehen der Räder ausgelegt ist, einer Fräswalze, die über einen Rotorantriebsstrang mit einem Getriebe an dem Rahmen befestigt ist, wobei der Rotorantriebsstrang zum Drehen der Fräswalze und zum Bewegen der Fräswalze in und aus dem Eingriff mit einer Bodenfläche ausgelegt ist. Die Maschine kann ein Maschinenwartungssollposition-Steuersystem beinhalten, das zum Ermitteln einer Position der Maschine und einer Position zumindest des Rotorantriebsstrangs und der Fräswalze programmiert ist und dann Befehle zum Nivellieren der Maschine und zum selektiven Betätigen eines mit dem Rotorantriebsstrang verbundenen Aktors basierend auf den ermittelten Positionen ausgibt, um den Rotorantriebsstrang und das Getriebe in eine Wartungsposition zu bringen, die einem Techniker einen leichten Zugang zur Durchführung von Wartungsaufgaben ermöglicht, einschließlich einer oder mehrerer Prüfungen des Ölstands im Rotorantriebsstranggetriebe und ggf. der Zugabe von Öl.
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In noch einem anderen Aspekt richtet sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Durchführung von Wartungsarbeiten an einer Maschine. Die Maschine kann einen Rahmen, der von einer Vielzahl von Rädern getragen wird, eine mit der Vielzahl von Rädern verbundenen Leistungsquelle, die zum Drehen der Räder ausgelegt ist, und eine Fräswalze, die über einen Rotorantriebsstrang mit einem Getriebe an dem Rahmen befestigt ist, wobei der Rotorantriebsstrang zum Drehen der Fräswalze und zum Bewegen der Fräswalze in und aus dem Eingriff mit einer Bodenfläche ausgelegt ist, beinhalten. Das Verfahren kann das Ermitteln einer Position der Maschine und einer Position zumindest des Rotorantriebsstrangs mit dem Getriebe, das Ausgeben von Befehlen zum Nivellieren der Maschine und das selektive Betreiben eines Aktors des Rotorantriebsstrangs, der basierend auf den ermittelten Positionen mit dem Rotorantriebsstrang verbunden ist, um den Rotorantriebsstrang und das Getriebe in eine Wartungsposition zu bringen, die einem Techniker einen leichten Zugang zur Durchführung von Wartungsaufgaben ermöglicht, einschließlich einer oder mehrerer Prüfungen des Ölstands im Rotorantriebsstranggetriebe und ggf. der Zugabe von Öl.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Darstellung eines beispielhaften Rekultivierers;
- 2 ist eine Darstellung eines beispielhaften Rotationsmischers;
- 3 ist eine Ansicht eines Rotorantriebsstrangs des beispielhaften Rotationsmischers von 2;
- 4 ist eine Darstellung von Ölleitungen und einem Ölvorratsbehälter für einen Rotorantriebsstrang eines beispielhaften Rotationsmischers; und
- 5 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Maschinenwartungssollposition-Steuersystems.
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Ausführliche Beschreibung
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1 und 2 stellen beispielhafte Maschinen 20, 220 dar. In einer beispielhaften Ausführungsform, wie in 1 veranschaulicht, kann die Maschine 20 ein Rekultivierer sein, der auch als Rotationsmischer, Bodenstabilisator, Rekultivierungsmaschine, Straßenrekultivierer usw. bezeichnet werden kann. Eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Rotationsmischers 220 ist in 2 dargestellt. Die Maschinen 20, 220 können einen Rahmen 24, 224 beinhalten, der sich von unterhalb einer Kabine 26, 226 an einem vorderen Ende der Maschine 20, 220 bis zu einem hinteren Ende der Maschine 20, 220 erstrecken kann. Der Rahmen 24, 224 kann von einer oder mehreren Traktionsvorrichtungen 32, 232 getragen werden. Die Traktionsvorrichtungen 32, 232 können mit elektrischen oder hydraulischen Motoren ausgestattet sein, die die Traktionsvorrichtungen in Bewegung setzen, um die Maschine vorwärts oder rückwärts anzutreiben. Alternativ kann eine Leistungsquelle wie ein Motor oder eine oder mehrere Batterien den Traktionsvorrichtungen Antriebsleistung bereitstellen. In einigen beispielhaften Ausführungsformen, wie in den 1 und 2 veranschaulicht, können die Traktionsvorrichtungen 32, 232 die Form von Rädern haben. Es ist jedoch denkbar, dass die Traktionsvorrichtungen die Form von Ketten haben, die beispielsweise Zahnräder, Laufräder und/oder eine oder mehrere Rollen beinhalten, die eine durchgehende Kette tragen. Die allgemeinen Grundsätze der vorliegenden Offenbarung können auch auf andere Maschinen als einen Rekultivierer oder einen Rotationsmischer angewendet werden, wie beispielsweise auf Kaltfräsen und andere Maschinen, bei denen eine Wartung oder Instandhaltung erforderlich sein kann, die das Bewegen bestimmter Teile oder Komponenten der Maschine in Positionen erfordert, die es einem Techniker ermöglichen oder erleichtern, Maßnahmen zur Beobachtung und Durchführung der erforderlichen Wartung, Instandhaltung oder Reparatur zu ergreifen, die hierin als „Maschinenwartungssollposition“ bezeichnet werden.
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Ein Paar Hinterräder 32 kann neben einem hinteren Ende des Rahmens 24 und ein Paar Vorderräder 32 kann neben der Kabine 26 und einer an dem vorderen Ende des Rahmens 24 abgestützten Motorhaube 30 angeordnet sein, wobei die Radpaare in Längsrichtung des Rahmens 24 voneinander beabstandet sind und jedes der Räder in jedem Radpaar in Breitenrichtung der Maschine 20 voneinander beabstandet ist. Das Paar Vorderräder 32 kann neben einem Verbrennungsmotor oder einer anderen Antriebsleistungsquelle wie Batterien oder einer Brennstoffzelle unter der Motorhaube 30 vor der Kabine 26 angeordnet sein. In alternativen Ausführungsformen, wie beispielsweise dem in 2 dargestellten Rotationsmischer 220, kann ein Motor neben einem hinteren Räderpaar 232 an einem hinteren Ende des Rotationsmischers 220 angeordnet sein. Einige oder alle Räder 32, 232 können auch lenkbar sein, sodass die Maschine 20, 220 während einer Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung auf einer Bodenfläche 22 nach rechts oder links gedreht werden kann. Obwohl die Maschinen 20, 220 in den 1 und 2 als vier Räder 32, 232 beinhaltend dargestellt sind, ist es denkbar, dass die Maschine 20, 220 in einigen beispielhaften Ausführungsformen nur ein Hinterrad hat, das im Allgemeinen mittig entlang der Breite des Rahmens 24, 224 angeordnet sein kann.
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In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der Rahmen 24, 224 über einen oder mehrere Schenkel mit den Rädern 32, 232 verbunden sein. Ein oder mehrere Schenkel können höhenverstellbar sein, so dass die Höhe des Rahmens 24 relativ zu einem oder mehreren der Räder 32 durch Anpassen der Länge eines oder mehrerer der Schenkel erhöht oder verringert werden kann. Beispielsweise können die Schenkel mit Schenkelaktoren ausgestattet sein, die beim Ausfahren oder Einfahren die Länge der Schenkel anpassen können. Schenkelaktoren können außerhalb oder innerhalb der Schenkel angeordnet sein. Diese Schenkelaktoren können beispielsweise einfachwirkende oder doppelwirkende hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Aktoren beinhalten.
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Das Anpassen der Höhe des Rahmens 24, 224 relativ zu einem oder mehreren der Räder 32, 232 würde auch die Höhe des Rahmens 24, 224 relativ zur Bodenfläche 22 anpassen, auf der die Räder 32, 232 getragen werden können. Die Maschine 20, 220 kann mit einem oder mehreren Höhensensoren 34, 40 ausgestattet sein. Beispielsweise können ein oder mehrere Höhensensoren 34, 40 an beliebiger Stelle am Rahmen 24, 224 oder anderen Teilen der Maschine 20, 220 positioniert sein. Die Höhensensoren können sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite des Rahmens 24, 224 positioniert sein. Die Maschine 20, 220 kann eine beliebige Anzahl von Höhensensoren beinhalten. Der Höhensensor 34, 40 kann beispielsweise entlang der unteren Fläche einer Walzenkammer 36 angeordnet sein, die schwenkbar an einem unteren mittleren Abschnitt des Rahmens 24 oder an anderen Abschnitten der Maschine 20 gelagert ist. Ein oder mehrere Aktoren, wie beispielsweise der in 1 dargestellte Hydraulikzylinder 42, oder Hydraulikzylinder können betätigt werden, um die Höhe und Ausrichtung der Walzenkammer 36, den Winkel des Rotorantriebsstrangs 200 relativ zum Rahmen 24 und zur Straßenoberfläche 22 sowie die Position einer Fräswalze 38 relativ zu der Straßenoberfläche 22 zu steuern. In einer alternativen Ausführungsform, wie dem Rotationsmischer 220 in 2, kann die Walzenkammer 236 starr am Maschinenrahmen befestigt sein und nur die Fräswalze 238 kann mit Hilfe eines oder mehrerer Aktoren angehoben und abgesenkt werden.
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3 veranschaulicht eine Ansicht des Rotorantriebsstrangs 200, der schwenkbar von dem Rahmen 224 getragen werden kann, um die Fräswalze 238 eines in 2 gezeigten Rotationsmischers 220 drehbar zu lagern. Die Fräswalze 238 kann abgesenkt und in Kontakt mit der Straßenoberfläche 22 gebracht werden und von der Vorderseite der Maschine 220 aus gesehen nach oben und von der Straßenoberfläche weg zurückgezogen werden. In einigen Ausführungsformen kann die Maschine 20 einen oder mehrere höhenverstellbare Schenkel beinhalten, die an dem Rahmen 24 befestigt sein können. Die an dem Rahmen 24 befestigten höhenverstellbaren Schenkel können zum Anpassen der Höhe des Rahmens 24 relativ zu einer Bodenfläche ausgelegt sein. Zusätzlich können feste oder strukturelle Balken, so genannte Extender, bereitgestellt werden, die sich bis zu oder über eine Breite des Rahmens 24 hinaus erstrecken. An den höhenverstellbaren Schenkeln können ein oder mehrere Höhensensoren und/oder Winkelsensoren befestigt sein. Ein Höhensensor kann auf der rechten Seite der Maschine 20 in einer außenliegenden Position angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann sich ein Extender über die Breite des Rahmens 24 hinaus erstrecken, um den Höhensensor außerhalb der Grundfläche des Rahmens 24 anzuordnen. Ein Höhensensor kann auch auf der linken Seite der Maschine 20 in einer innenliegenden Position angeordnet sein. Das heißt, ein Extender darf sich nicht über eine Breite des Rahmens 24 hinaus erstrecken und kann den Höhensensor innerhalb einer Grundfläche des Rahmens 24 positionieren. Es ist denkbar, dass jeder der Höhensensoren an einer innenliegenden oder außenliegenden Position angeordnet sein kann. Zusätzlich oder alternativ können Extender an dem Rahmen 24 neben dem vorderen Ende des Rahmens 24 oder an einer anderen Stelle zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende des Rahmens 24 befestigt sein.
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Ein Höhensensor kann zur Ermittlung einer Höhe des Rahmens 24 relativ zu der Bodenfläche 22 ausgelegt sein. In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Höhensensor ein Ultraschallsensor sein, der zur Ermittlung der Höhe basierend auf reflektierten Ultraschallwellen ausgelegt ist. Es ist jedoch denkbar, dass andere Arten von Höhensensoren an der Maschine 20 verwendet werden können. Beispielsweise kann ein Höhensensor einen oder mehrere Lasersensoren, einen oder mehrere Einstrahl-LIDAR-Sensoren, Mehrstrahl-LIDAR-Sensoren, Mehrschicht-LIDAR-Sensoren, RADAR-Sensoren, Trägheitssensoren usw. beinhalten. Es ist denkbar, dass die Maschine 20 denselben Sensortyp (z. B. LIDAR, RADAR, Ultraschall, Laser usw.) oder Sensoren verschiedener Arten an verschiedenen Stellen des Rahmens 24 beinhaltet. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann ein Höhensensor in der Lage sein, die Höhe des Rahmens 24 relativ zu der Bodenfläche 22 basierend auf einer Reflexion elektromagnetischer Strahlung von der Bodenfläche 22 zu erfassen. Beispielsweise kann ein Höhensensor einen Sender beinhalten, der zum Übermitteln elektromagnetischer Strahlung in Richtung Bodenfläche 22 ausgelegt ist, und einen Empfänger, der zum Empfangen der von der Bodenfläche 22 reflektierten elektromagnetischen Strahlung ausgelegt ist. Die elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise sichtbares Licht, Infrarotlicht, Ultraviolettlicht, Laserlicht, Radiowellen oder Mikrowellen beinhalten. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann ein Höhensensor eine oder mehrere Bildgebungsvorrichtungen beinhalten. Beispielsweise kann ein Höhensensor eine oder mehrere Mono- oder Stereokameras beinhalten, die zur Aufnahme von 2D- oder 3D-Bildern der Bodenfläche 22 und/oder einer oder mehrerer Traktionsvorrichtungen 32 ausgelegt sind. Ein solcher Höhensensor kann auch einen Prozessor beinhalten, der zur Ausführung eines oder mehrerer Bildverarbeitungsalgorithmen (z. B. Photogrammetrie, Segmentierung, Kantenerfassung, Projektion, Faltung, Extrapolation) konfiguriert ist, um eine Höhe des Rahmens 24 relativ zu der Bodenfläche 22 zu ermitteln. Es wird auch in Betracht gezogen, dass in einigen Ausführungsformen ein Höhensensor ein Kontaktsensor sein kann, dessen Sensorelement die Bodenfläche 22 und/oder einen Leitdraht berührt, der in einer vorbestimmten Höhe über der Bodenfläche 22 angeordnet ist. Die Bewegung des Sensorelements kann zum Ermitteln von Höhenänderungen des Rahmens 24 relativ zur Bodenfläche 22 verwendet werden. Es ist ferner denkbar, dass in einigen beispielhaften Ausführungsformen ein Höhensensor einen globalen Positionsbestimmungs-(GPS)-Sensor beinhaltet, der zur Ermittlung der Höhe des Rahmens 24 relativ zur Bodenfläche 22 basierend auf den zwischen dem Höhensensor und einem oder mehreren GPS-Satelliten übertragenen Signalen ausgelegt ist. Es wird auch in Betracht gezogen, dass in einigen beispielhaften Ausführungsformen einer oder mehrere der mit den Extendern zum Anpassen der Höhe des Schenkels 24 verbundenen Aktoren eine oder mehrere Positionserfassungsvorrichtungen beinhalten können, die zum Ermitteln eines Ausmaßes der Verlängerung der Schenkelaktoren ausgelegt sind. In diesen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Steuerung 150 der Maschine 20 zur Ermittlung einer Höhe des Rahmens 24 relativ zu der Bodenfläche 22 unter Verwendung von Signalen ausgelegt sein, die von einer oder mehreren Positionserfassungsvorrichtungen empfangen werden.
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Zurückkehrend zu 1 kann die Fräswalze 38 der Maschine 20 zwischen dem vorderen und dem hinteren Ende der Maschine 20 angeordnet sein. Der Begriff Fräswalze kann auch Begriffe wie Walze, Schneidwalze, Arbeitswalze, Mischwalze usw. umfassen. In einer beispielhaften Ausführungsform, wie in 1 dargestellt, kann die Fräswalze 38 der Maschine 20 nicht direkt an dem Rahmen 24 befestigt sein. Stattdessen kann die Fräswalze 38 der Maschine 20, wie in 1 dargestellt, über Rotorantriebsstränge 200 auf der linken und rechten Seite der Maschine 20 mit dem Rahmen 24 oder durch einen Rotorantriebsstrang 200 auf einer Seite der Maschine 20, der über eine oder mehrere Querstangen mit einem schwenkbaren Arm verbunden ist, der parallel zu dem einen Rotorantriebsstrang 200 auf der gegenüberliegenden Seite der Maschine 20 angeordnet ist, verbunden sein. Die Rotorantriebsstränge 200 können ein Paar Arme beinhalten (von denen in 1 nur einer sichtbar ist), die auf beiden Seiten der Maschine 20 entlang einer Breitenrichtung des Rahmens 24 angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen kann es nur einen Rotorantriebsstrang 200 auf einer Seite der Maschine 20 geben, der mit einem auf der gegenüberliegenden Seite der Maschine 20 angeordneten schwenkbaren Arm verbunden ist, wie beispielsweise in 3 dargestellt. Die Rotorantriebsstränge 200 können schwenkbar entlang einer Ausdehnung des Rahmens 24 montiert sein und sich von dem Rahmen 24 entweder in Richtung des vorderen oder des hinteren Endes des Rahmens 24 erstrecken. Die Fräswalze 38 kann an dem distalen Ende eines oder mehrerer Rotorantriebsstränge 200 befestigt sein. Wie in 3 dargestellt, kann die Fräswalze 38 ein zylindrisches Gehäuse 49, 53 beinhalten, das sich zwischen dem Rotorantriebsstrang 200 auf einer Seite der Maschine 20 und einem schwenkbar montierten Arm erstreckt, der sich parallel zum Rotorantriebsstrang 200 auf der gegenüberliegenden Seite der Maschine 20 erstreckt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann Leistung von einer Leistungsquelle, die sich unter der Motorhaube 30 am vorderen Ende der Maschine 20 befindet, auf den Antriebsstrang 200 übertragen werden. In alternativen Ausführungsformen kann die Leistung von einer an der Rückseite der Maschine befindlichen Leistungsquelle übertragen werden. Eine Leistungseingabevorrichtung kann ein Zahnrad oder Zahnräder beinhalten, die die Leistung an einem Ende in den Rotorantriebsstrang 200 übertragen, wobei ein Getriebe 58 an einem Ausgangsende 62 des Rotorantriebsstrangs 200 angeordnet ist. Das Getriebe 58 kann innerhalb des zylindrischen Gehäuses 49, 53 durch einen Flansch 54 auf einer Seite der Maschine 20 gelagert sein, während die gegenüberliegende Seite 52 des zylindrischen Gehäuses 49, 53 auf einem Flansch 56 gelagert sein kann. Leistung kann über das Getriebe 58 auf die Fräswalze 38 übertragen werden. Das Getriebe 58 kann für die Bereitstellung des erforderlichen Übersetzungsverhältnisses oder der erforderlichen Übersetzungsverhältnisse für die Übertragung der Leistung von dem Rotorantriebsstrang 200 auf die Fräswalze 38 ausgelegt sein. Die Fräswalze 38 der Maschine 20 kann Schneidwerkzeuge 48 (oder Zähne 48) beinhalten.
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Die Höhe der Fräswalze 38 über der Bodenfläche kann durch Schwenken der Rotorantriebsstränge 200 relativ zu dem Rahmen 24 und/oder durch Anpassen der Höhe eines oder mehrerer zum Anpassen der Höhe des Rahmens 24 relativ zu der Bodenfläche 22 bereitgestellter Extender angepasst werden. Während sich die Fräswalze 38 dreht, können die Zähne 48 in Kontakt mit der Bodenfläche 22 oder Fahrbahnoberfläche kommen und diese fräsen, schleifen, aufreißen, schneiden oder pulverisieren. Die Fräswalze 38 kann von einer Walzenkammer 36 umschlossen sein, wodurch das Aufnehmen des von den Zähnen 48 von der Boden- oder Fahrbahnoberfläche abgetragenen Materials unterstützt werden kann. Die Fräswalze 38 kann innerhalb der Walzenkammer 36 beweglich sein, sodass die Höhe zwischen der oberen Fläche der Fräswalze 38 und der inneren Fläche der Walzenkammer 36 variabel sein kann. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die Walzenkammer 36 fest mit dem Rahmen 24 verbunden sein. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass die Walzenkammer 36 in anderen beispielhaften Ausführungsformen relativ zu dem Rahmen 24 beweglich sein kann. Es ist auch denkbar, dass in einigen beispielhaften Ausführungsformen ein oder mehrere Höhensensoren 40 zusätzlich oder alternativ an beliebiger Stelle der Walzenkammer 36 angeordnet und zum Ermitteln einer Höhe der Walzenkammer 36 relativ zu der Bodenfläche 22 ausgelegt sein können. Durch die Stirnplatte des zylindrischen Gehäuses 49, 53 der Fräswalze 38 kann ein Getriebeölstands-Kontrollanschluss 64 bereitgestellt werden, damit ein Techniker den Ölstand in dem Getriebe beobachten kann.
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Die Maschine 20 kann auch einen Verbrennungsmotor, eine Hybridkombination aus einem Verbrennungsmotor und einem oder mehreren Elektromotoren, eine vollelektrische Leistungsquelle aus einer oder mehreren Batterien, eine oder mehrere Brennstoffzellen und andere mögliche Leistungsquellen beinhalten. Die Leistungsquelle für Maschine 20 kann zur Bereitstellung einer Drehleistungsausgabe an einen oder mehrere mit den Traktionsvorrichtungen 32 verbundene Hydraulikmotoren und über einen oder mehrere Rotorantriebsstränge 200 an die Fräswalze 38 ausgelegt sein. Die Leistungsquelle kann auch zur Bereitstellung von Leistung zum Betreiben einer oder mehrerer anderer Komponenten oder Zubehörvorrichtungen (z. B. Pumpen, Lüfter, Motoren, Generatoren, Riemenantriebe, Getriebevorrichtungen usw.) ausgebildet sein, die mit der Maschine 20 assoziiert sind. Ferner kann die Leistungsquelle zur Leistungsversorgung eines oder mehrerer Aktoren ausgelegt sein, beispielsweise von Aktoren, die für die Bewegung von Rotorantriebssträngen 200 und/oder beweglichen vorderen und hinteren Türen der Walzenkammer 36 verantwortlich sind.
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Die Bedienerkabine 26 oder eine andere Bedienerplattform kann an dem Rahmen 24 befestigt sein. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Bedienerplattform die Form einer Freiluftplattform haben, die ein Schutzdach aufweisen kann oder nicht. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die Bedienerkabine 26 die Form einer teilweise oder vollständig geschlossenen Kabine aufweisen. Die Bedienerkabine oder - plattform kann eine oder mehrere Steuerungs- oder Eingabevorrichtungen (z. B. Steuerhebel, Hebel, Tasten, Drehknöpfe, Schalter, Pedale, Symbole auf Touchscreens usw.) beinhalten, die von einer Bedienperson der Maschine 20 zur Steuerung des Betriebs der Maschine 20 verwendet werden können. Die Bedienerkabine oder -plattform kann zur Positionierung an verschiedenen Stellen entlang der Breite und Länge des Rahmens 24 ausgelegt sein.
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4 stellt Ölleitungen dar, die sich von einem oder mehreren der an einer oder beiden gegenüberliegenden Seiten der Maschine 20, 220 angeordneten Rotorantriebsstränge 200 zu einem zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Maschine 20, 220 angeordneten Ölvorratsbehälter erstrecken. Die Rotorantriebsstränge 200 können an einer oder beiden linken und rechten Seiten des Rahmens 24, 224 angeordnet sein. Die Rotorantriebsstränge 200 können schwenkbar an dem Rahmen 24, 224 befestigt sein und können durch Betätigung eines oder mehrerer Aktoren 42 als relativ zum Rahmen 24, 224 drehbar ausgelegt sein. Die Rotorantriebsstränge 200 können eine gemeinsame Schwenkachse haben, die quer zu dem Rahmen 24 und im Allgemeinen parallel zu einer Breitenrichtung des Rahmens 24 angeordnet ist. Bei den Aktoren 42 kann es sich um einfach- oder doppeltwirkende Hydraulikaktoren, einfach- oder doppeltwirkende Pneumatikaktoren handeln, oder sie können eine Zahnstangen- und Ritzelanordnung, eine Riemen- und Riemenscheibenanordnung usw. beinhalten.
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In einigen beispielhaften Ausführungsformen können die Traktionsvorrichtungen 32 mit dem Rahmen 24 verbunden sein, und der Rahmen 24 der Maschine 20 kann nicht zum Anheben oder Absenken relativ zu den Traktionsvorrichtungen 32 und/oder der Bodenfläche 22 ausgelegt sein. Ein Paar Traktionsvorrichtungen 32 kann entlang einer Breitenrichtung der Maschine 20 voneinander getrennt und angrenzend an ein Ende der Maschine 20 angeordnet sein. In ähnlicher Weise kann ein weiteres Paar Traktionsvorrichtungen 32 entlang einer Breitenrichtung der Maschine 20 voneinander getrennt und angrenzend an das gegenüberliegende Ende der Maschine 20 angeordnet sein. Obwohl die Traktionsvorrichtungen 32 in den 1 und 2 als Räder dargestellt sind, ist es denkbar, dass die Traktionsvorrichtungen 32 stattdessen Ketten beinhalten und eine oder mehrere der Traktionsvorrichtungen 32 lenkbar sind, sodass die Maschine 20 während einer Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung auf der Bodenfläche 22 nach rechts oder links gedreht werden kann.
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Die Maschine 20 kann eine Fräswalze 38 beinhalten, die zwischen dem vorderen und hinteren Ende der Maschine 20 angeordnet ist. In einer beispielhaften Ausführungsform, wie in 3 dargestellt, kann die Fräswalze 38 der Maschine 20 nicht direkt an dem Rahmen 24 befestigt sein. Stattdessen kann die Fräswalze 38 der Maschine 20 über Rotorantriebsstränge 200 an dem Rahmen 24 befestigt sein. Die Rotorantriebsstränge 200 können ein Paar von Armen beinhalten, die auf beiden Seiten der Maschine 20 angeordnet sind. Die Rotorantriebsstränge 200 können schwenkbar an dem Rahmen 24 angebracht und zur Drehung relativ zu dem Rahmen 24 ausgebildet sein. Ein oder mehrere Aktoren 42 können zwischen dem Rahmen 24 und den Rotorantriebssträngen 200 verbunden sein und zur Bewegung der Rotorantriebsstränge 200 relativ zu dem Rahmen 24 ausgelegt sein.
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Die Fräswalze 38 der Maschine 20 kann Schneidwerkzeuge 48 (oder Zähne 48) beinhalten. Die Höhe der Fräswalze 38 über der Bodenfläche kann durch Drehen der Rotorantriebsstränge 200 relativ zu dem Rahmen 24 angepasst werden. Während sich die Fräswalze 38 dreht, können Zähne 48 in Kontakt mit der Boden- oder Fahrbahnoberfläche kommen und diese aufreißen oder zerschneiden. Die Fräswalze 38 kann von einer Walzenkammer 36 umschlossen sein, wodurch das Aufnehmen des von den Zähnen 48 von der Bodenfläche 22 abgetragenen Materials unterstützt werden kann. Die Walzenkammer 36 kann mit dem Rahmen 24 verbunden und relativ zu dem Rahmen 24 beweglich sein. Ferner kann die Fräswalze 38 innerhalb der Walzenkammer 36 beweglich sein, sodass eine Höhe zwischen einer oberen Fläche der Fräswalze 38 und der inneren Fläche der Walzenkammer 36 variabel sein kann.
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Positionssensoren 120 zum Ermitteln der Höhe und anderer Positionsinformationen über verschiedene Teile oder Komponenten der Maschine 20 können kontaktlose LIDAR-, RADAR-, Laser- oder andere Arten von Sensoren beinhalten, die zum Erzeugen von Signalen ausgelegt sind, die das Ausmaß des Ausfahrens oder Einfahrens eines Aktors, das Ausmaß der Drehung einer schwenkbaren Struktur, die Nähe zu einer Fläche, die geographische Position im Raum usw. darstellen. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der Positionssensor 120 einen Drehgeber oder eine andere Art von Drehsensor beinhalten, der zur Ermittlung eines Drehwinkels des Rotorantriebsstrangs 200 relativ zu dem Rahmen 24 ausgelegt ist. In noch weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann der Positionssensor 120 ein Kontakt- oder kontaktloser Sensor sein, ähnlich den Höhensensoren, die an dem Rahmen 24 der Maschine 20 befestigt sind, und er kann für die Erzeugung eines Signals ausgelegt sein, das einen Abstand zwischen dem Rahmen 24 und einer anderen Komponente der Maschine 20, wie dem Rotorantriebsstrang 200, angibt. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann der Positionssensor 120 eine oder mehrere bildgebende Vorrichtungen beinhalten, die zur Aufnahme eines Bildes eines Teils der Maschine 20 ausgelegt sind. Die bildgebenden Vorrichtungen können einen oder mehrere Prozessoren beinhalten, die zur Ausführung eines oder mehrerer Bildverarbeitungsalgorithmen (z. B. Photogrammetrie, Segmentierung, Kantenerfassung, Projektion, Faltung, Extrapolation) ausgelegt sind, um ein Signal zu erzeugen, das eine Position eines Teils oder einer Komponente der Maschine 20 relativ zu einem Ort des Positionssensors 120 anzeigt. Wie nachfolgend beschrieben wird, kann eine mit der Maschine 20 verbundene Steuerung 152 gemäß verschiedener Ausführungsformen dieser Offenbarung zur Ermittlung einer Position eines Teils oder einer Komponente der Maschine 20 basierend auf den von einem der vorstehend beschriebenen Positionssensoren 120 empfangenen Signalen ausgelegt (programmiert) sein.
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5 zeigt ein beispielhaftes Steuersystem 150 gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung zur Steuerung der Positionen verschiedener Teile und Komponenten der Maschine 20 zur korrekten Positionierung der Teile und Komponenten der Maschine 20 relativ zueinander und relativ zu der Bodenfläche 22, sodass ein Techniker einen einfachen Zugriff auf Bereiche und Teile hat, die er für Wartungs- oder Reparaturarbeiten benötigt, wie beispielsweise die Überprüfung des Ölstandes und das Nachfüllen von Öl oder die Durchführung anderer Wartungs- oder Reparaturverfahren. Beispielsweise kann das Steuersystem 150 für die automatische Nivellierung der Maschine 20 unter Verwendung einer oder mehrerer der zum Anpassen der Höhe des Rahmens 24 relativ zu der Bodenfläche 22 ausgelegten Extender ausgelegt (programmiert) sein, oder in einigen beispielhaften Implementierungen kann das Steuersystem 150 für die Bewegung der Maschine 20 in eine Position programmiert sein, in der die Maschine 20 auf einer ebenen Fläche der Bodenfläche 22 steht. Das Steuersystem 150 kann ferner zum Anheben oder Absenken des Niveaus der Walzenkammer 36, des Rotorantriebsstrangs 200 und der Fräswalze 38 relativ zu der Bodenfläche 22 und relativ zueinander in eine vorbestimmte Position programmiert sein, in der der Techniker beispielsweise den Getriebefüllstandskontrollanschluss 64 oder einen anderen Teil der Maschine 20 leicht beobachten kann, um den Ölstand im Getriebe 58 des Rotorantriebsstrangs 200 zu überprüfen und gegebenenfalls Öl nachzufüllen, um die Ölstände auf den richtigen Stand zu bringen. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann das Maschinensteuersystem 150 Teil eines gesamten autonomen Steuersystems der Maschine sein, in dem Anweisungen von einem externen Steuersystem an die Maschine 20 übertragen werden können, sodass die Maschine 20 Vorgänge basierend auf vorgegebenen Anforderungen (z. B. vorgegebenen relativen Positionen verschiedener Maschinenkomponenten) und/oder Eingaben, die auf Messungen von verschiedenen mit der Maschine 20 verbundenen Sensoren basieren, durchführen kann.
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Das Maschinensteuersystem 150 kann beispielsweise eine oder mehrere Steuerungen 152, Eingabevorrichtungen 158, Anzeigevorrichtungen 160, Höhensensoren 40, Positionssensoren 120, Winkelsensoren 140, Walzenpositionssensoren 162, Bodengeschwindigkeitssensoren 164, Walzendrehzahlsensoren 166 und/oder jede andere Art von Sensoren beinhalten, die ein oder mehrere mit der Maschine 20 verbundene physikalische oder betriebliche Merkmale messen können. Beispielsweise kann das Steuersystem 150 Drehmomentsensoren, Leistungssensoren usw. beinhalten, um die von dem Motor während des Betriebs der Maschine 20 abgegebene Leistungsmenge zu ermitteln. Die Ermittlung der Betriebsmerkmale der Maschine kann nützliche Informationen bereitstellen, um zu ermitteln, ob bestimmte Wartungs- oder Reparaturarbeiten sofort oder in naher Zukunft durchgeführt werden müssen. Zusätzlich kann das Steuersystem 150 einen oder mehrere Temperatursensoren, Drucksensoren, Strömungsratensensoren, usw. beinhalten. Ein Zweck des Sammelns von Informationen von den verschiedenen Sensoren kann das Ermitteln der gegenwärtigen Betriebsmerkmale der Maschine 20 beinhalten, um sicherzustellen, dass die Maschine abgeschaltet ist und sich in einem sicheren und nicht betriebsbereiten Zustand befindet, bevor verschiedene Komponenten automatisch von dem Steuersystem 150 in die richtigen Positionen bewegt werden, um Wartungs- oder Reparaturarbeiten zu ermöglichen. Die Wartungs- oder Reparaturarbeiten können das Prüfen des Ölstands, das Ersetzen oder Nachfüllen von Öl, das Ersetzen oder Reparieren verschlissener Komponenten und andere Wartungs- und Reparaturarbeiten beinhalten, die durch das Bewegen verschiedener Teile der Maschine 20 in bestimmte, vorher festgelegte Positionen und das Arretieren der Maschine in diesen Positionen aus Sicherheitsgründen während der Wartungs- oder Reparaturarbeiten erleichtert werden.
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Die Steuerung 152 kann einen oder mehrere Prozessoren 154, Speichervorrichtungen 156 und/oder Kommunikationsschnittstellen 168 beinhalten. Die Steuerung 152 kann für die Steuerung des Betriebs einer oder mehrerer Eingabevorrichtungen 158, Anzeigevorrichtungen 160, Aktoren 42 und/oder anderer Komponenten oder des Betriebs der Maschine 20 ausgelegt sein. Der Prozessor 154 kann einen einzelnen Mikroprozessor oder mehrere Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifische integrierte Schaltungsvorrichtungen (ASICs) usw. enthalten. Zahlreiche kommerziell verfügbare Mikroprozessoren können zur Ausführung der Funktionen des Prozessors 154 ausgelegt sein. Dem Prozessor 154 können verschiedene andere bekannte Schaltungen zugeordnet werden, einschließlich Stromversorgungsschaltungen, Signalaufbereitungsschaltungen und Kommunikationsschaltungen.
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Die eine oder die mehreren Speichervorrichtungen 156 können beispielsweise eine oder mehrere Steuerroutinen, Anweisungen und/oder Daten zum Ermitteln einer Position verschiedener Teile und Komponenten der Maschine 20 relativ zueinander und/oder zu der Bodenfläche 22 und zur Steuerung einer oder mehrerer anderer Maschinenmerkmale der Maschine 20 speichern, wie beispielsweise die Anweisung, Leistung von der Leistungsquelle der Maschine auf einen oder mehrere Extender aufzubringen, um die Maschine 20 zu nivellieren, selbst wenn sich die Maschine 20 nicht auf ebenem Boden befindet. Winkelsensoren 140 können an dem Rahmen oder an anderen Teilen der Maschine positioniert sein und eine Eingabe an die eine oder mehreren Steuerroutinen zur Ermittlung von Anpassungen bereitstellen, die erforderlich sind, um die Maschine 20 zu nivellieren, wie beispielsweise bei der Überprüfung des Ölstands oder der Durchführung anderer Wartungs- oder Instandhaltungsarbeiten. In einigen alternativen Implementierungen können die Steueranweisungen auch Befehle für die Drehung und Steuerung der Traktionsvorrichtungen 32 beinhalten, um die Maschine 20 in eine vollständig ebene Position auf einer ebenen Fläche der Bodenfläche 22 zu manövrieren. Die Speichervorrichtung 156 kann nicht-flüchtige computerlesbare Medien enthalten, beispielsweise Random-Access-Memory-(RAM)-Vorrichtungen, NOR- oder NAND-Flash-Speichervorrichtungen und Festwert-(ROM)-Vorrichtungen, CD-ROMs, Festplatten, Disketten, optische Medien, Solid-State-Speichermedien usw. Die Steuerung 152 kann ein oder mehrere Eingabesignale von der einen oder den mehreren Eingabevorrichtungen 158 empfangen und die in der einen oder den mehreren Speichervorrichtungen 156 gespeicherten Routinen oder Anweisungen zur Erzeugung und Abgabe eines oder mehrerer Befehlssignale an einen oder mehrere der Aktoren 42 und/oder andere Komponenten der Maschine 20 ausführen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Bedienperson einfach ein Symbol auf einer berührungsempfindlichen Anzeigeoberfläche drücken, eine Taste betätigen oder auf andere Weise eine einfache Eingabe oder eine Reihe von Eingaben von der Bedienerkabine oder der Bedienerplattform der Maschine 20 aus vornehmen, um eine Abfolge von Vorgängen einzuleiten, die das Bewegen der Maschine 20 in eine waagerechte Position und das anschließende Anheben oder Absenken der Walzenkammer 36, des Rotorantriebsstrangs 200, der Fräswalze 38 und/oder anderer Komponenten der Maschine 20 relativ zueinander und relativ zu der Bodenfläche 22 beinhalten, um die Maschine 20 in eine vorgegebene Maschinenwartungssollposition zu positionieren. Die Maschinenwartungssollposition kann durch einen Satz von Daten, Messungen, geografischen Koordinaten und Maschinenbetriebsmerkmalen gekennzeichnet sein, die in der Speichervorrichtung 156 für eine bestimmte Art, eine bestimmte Marke und ein bestimmtes Modell der Maschine 20 gespeichert sind, sodass ein Techniker auf die Bereiche und Komponenten zugreifen kann, die für die Durchführung bestimmter Wartungs- oder Reparaturarbeiten erforderlich sind.
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In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Kommunikationsschnittstelle 168 die Übertragung von Software und/oder Daten zwischen einem externen autonomen Fahrzeugsteuersystem und der Steuerung 152 ermöglichen. Beispiele für Kommunikationsschnittstellen 168 können eine Netzwerkschnittstelle (z. B. eine drahtlose Netzwerkkarte), einen Kommunikationsanschluss, einen PCMCIA-Steckplatz und eine PCMCIA-Karte, eine Mobilfunknetzkarte, einen Sender-Empfänger für das globale Positionsbestimmungssystem (GPS) usw. beinhalten. Die Kommunikationsschnittstelle 168 kann Software und/oder Daten in Form von Signalen übertragen, bei denen es sich um elektronische, elektromagnetische, optische oder andere Signale handeln kann, die von der Kommunikationsschnittstelle 168 übermittelt und empfangen werden können. Die Kommunikationsschnittstelle 168 kann diese Signale über eine Hochfrequenz-(„HF“)-Verbindung, Bluetooth-Verbindung, Satellitenverbindung und/oder andere drahtlose Kommunikationskanäle übermitteln oder empfangen. Es wird in Erwägung gezogen, dass in einigen beispielhaften Ausführungsformen Daten oder Anweisungen über die Kommunikationsschnittstelle 168 empfangen und in der Speichervorrichtung 156 gespeichert werden können. Ein oder mehrere Steuersignale zur Steuerung der Positionen der verschiedenen Teile und Komponenten der Maschine 20 können von der Steuerung 152 über die Kommunikationsschnittstelle 168 von einer externen Steuerung empfangen werden.
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Eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 158 können sich in der Bedienerkabine 26 oder auf einer Bedienerplattform befinden. Die Eingabevorrichtungen 158 können eine oder mehrere Tasten, Hebel, Steuerhebel, Schlüssel, Knöpfe, Pedale, Bildschirmsymbole auf einem Touchscreen oder andere Eingabevorrichtungen beinhalten, die in der Technik bekannt sind. Eine Bedienperson der Maschine20 kann eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 158 verwenden, um eine oder mehrere Eingaben vorzusehen, die von der Steuerung 152 empfangen werden können. Beispielsweise kann die eine oder können die mehreren Eingabevorrichtung(en) 158 für den Empfang eines Befehls von einer Bedienperson ausgelegt sein, um die Maschine 20 in eine gewünschte Maschinenwartungssollposition zu bewegen. In einigen beispielhaften Implementierungen kann die Bedienperson auch Eingaben bezüglich der Art der durchzuführenden Wartung oder Instandhaltung bereitstellen. In dieser Situation kann das Maschinensteuersystem 150 einen eindeutigen Satz von Befehlsanweisungen aus dem Speicher abrufen, um die beste Maschinenwartungssollposition zu finden, die der Art der durchzuführenden Wartung in Abhängigkeit von der Art, der Marke und dem Modell der Maschine 20 entspricht, wobei die aktuellen Betriebsmerkmale, die geografischen Koordinaten und andere für die Art der durchzuführenden Wartung relevante Faktoren berücksichtigt werden. Die Eingabevorrichtungen 158 können auch für den Betrieb der Maschine 20 und für die manuelle Steuerung der Aktoren 42 und anderer Komponenten der Maschine 20 verwendet werden. Ferner können Eingabevorrichtungen 158 zur Steuerung der Höhe der einzelnen Schenkel der Maschine verwendet werden, um die gesamte Maschine relativ zu der Bodenfläche 22 zu nivellieren. In einigen alternativen Implementierungen, die für die Nivellierung der Maschine 20 in der Regel nicht erforderlich sind, können Eingabevorrichtungen 158 die Fahrgeschwindigkeit der Maschine 20 steuern und/oder die Maschine 20 lenken, um die gesamte Maschine in eine ebene Position auf der Bodenfläche 22 zu bewegen. Alternativ kann eine einfache Eingabe durch eine Bedienperson alle Maßnahmen und Steuerungen einleiten, die erforderlich sind, um die Maschine 20 und/oder Komponenten und Teile der Maschine 20 in eine vorher festgelegte, gewünschte Maschinenwartungssollposition zu bewegen.
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Eine oder mehrere Anzeigevorrichtungen 160 können der Steuerung 152 zugeordnet und zur Anzeige von Daten oder Informationen in Zusammenarbeit mit dem Prozessor 154 ausgelegt sein. Bei der Anzeigevorrichtung 160 kann es sich um einen Kathodenstrahlmonitor (CRT-Monitor), eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine Leuchtdiodenanzeige (LED), eine Touchscreen-Anzeige oder jede andere in der Technik bekannte Anzeigevorrichtung handeln.
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Der Walzenpositionssensor 162 kann einem oder mehreren der Aktoren 42 zugeordnet sein. Der Walzenpositionssensor 162 kann zur Erzeugung eines Signals ausgelegt sein, das die Position der Fräswalze 38 relativ zu dem Rahmen 24 anzeigt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Walzenpositionssensor 162 zur Erzeugung eines Signals ausgelegt sein, das die Höhe eines untersten Abschnitts (z. B. der Spitze des untersten Zahns 48) der Fräswalze 38 relativ zu dem Rahmen 24 angibt. Der Walzenpositionssensor 162 kann eine oder mehrere Arten von Positionssensoren beinhalten, die denen des vorstehend beschriebenen Positionssensors 120 ähneln.
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Der Bodengeschwindigkeitssensor 164 kann einer oder mehreren der Traktionsvorrichtungen 32 zugeordnet und zur Messung einer Geschwindigkeit (z. B. Fuß pro Sekunde, Meilen pro Stunde usw.) ausgelegt sein, mit der die Traktionsvorrichtungen 32 oder die Maschine 20 über die Bodenfläche 22 angetrieben werden können. Der Bodengeschwindigkeitssensor 164 kann zur Erzeugung eines oder mehrerer Signale ausgelegt sein, die eine Fahrgeschwindigkeit einer oder mehrerer der Traktionsvorrichtungen 32 angeben, und kann das eine oder die mehreren Signale an die Steuerung 152 senden. Die Steuerung 152 kann zusätzlich oder alternativ eine Fahrgeschwindigkeit der Maschine 20 auf andere Weise ermitteln, beispielsweise unter Verwendung von GPS-Sensoren, Trägheitssensoren, Strömungsrate oder Druck der Hydraulikflüssigkeit in den mit den Traktionsvorrichtungen 32 verbundenen Hydraulikmotoren usw. Eine Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit der Maschine 20 und/oder anderer Betriebsmerkmale der Maschine 20 kann durch das Maschinensteuersystem 150 vor der Einleitung von Maßnahmen zum Bewegen der Maschine 20 in eine Maschinenwartungssollposition und zum Arretieren der Maschine 20 in der gewünschten Maschinenwartungssollposition erfolgen, bevor ein Entwarnungssignal an einen Techniker zur Durchführung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten ausgegeben wird.
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Der Walzendrehzahlsensor 166 kann mit der Fräswalze 38 verbunden und ausgebildet sein, um eine Drehgeschwindigkeit der Fräswalze 38 zu messen (z. B. U/min oder Umdrehungen pro Minute). Der Walzendrehzahlsensor 166 kann ausgebildet sein, um ein oder mehrere Signale zu erzeugen und an die Steuerung 152 zu senden, die die Drehzahl der Fräswalze 38 anzeigen. Die Steuerung 152 kann zusätzlich oder alternativ die Drehzahl der Fräswalze basierend auf anderen Parametern wie der Motordrehzahl, dem Getriebe oder des Übersetzungsverhältnisses usw. ermitteln.
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Die Steuerung 152 (oder der Prozessor 154) kann zur Ermittlung einer Position eines oder mehrerer Maschinenteile oder -komponenten basierend auf Eingabeparametern, die von einer Bedienperson der Maschine 20 spezifiziert wurden, und auf einem oder mehreren mit der Maschine 20 verbundenen Maschinenmerkmalen ausgelegt sein. Beispielsweise können die von einer Bedienperson spezifizierten Eingaben eine vorgegebene Position der Walzenkammer 36, der Fräswalze 38, des Rotorantriebsstrangs 200, eine vorgegebene Fahrgeschwindigkeit, die Maschinenposition, Betriebsmerkmale usw. beinhalten. Die mit der Maschine 20 verbundenen Maschinenmerkmale können beispielsweise die Höhe des Rahmens 24 relativ zu der Bodenfläche 22, die Position der Fräswalze 38 (z. B. die Höhe der Fräswalze 38 relativ zu dem Rahmen 24), die Höhe der Walzenkammer 36 relativ zu der Bodenfläche 22, die Fahrgeschwindigkeit der Maschine 20, die Drehgeschwindigkeit der Fräswalze 38, die Motoreigenschaften eines Motors, der die Maschine 20 betreibt, die Batteriemerkmale einer Batterie, die Leistung für den Betrieb der Maschine 20 bereitstellt, usw. beinhalten. Motormerkmale eines Motors können beispielsweise die Motordrehzahl, das Motordrehmoment, die Geschwindigkeit des Kraftstoffverbrauchs, die von dem Motor erzeugte Leistungsmenge, die Kraftstoffeffizienz usw. beinhalten. Die vorstehend beschriebene Liste von Maschinen- und/oder Motormerkmalen ist nicht einschränkend und es können zusätzliche Maschinen- und/oder Motormerkmale verwendet werden.
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In einigen beispielhaften Implementierungen kann die Maschine 20 ein Lesegerät beinhalten, das zum Lesen eines mit einer Bedienperson verbundenen Schlüsselanhängers, einer Karte usw. ausgelegt ist. Die Steuerung 152 kann die in dem Schlüsselanhänger, auf der Karte usw. gespeicherten Informationen empfangen und basierend auf diesen Informationen eine der Bedienperson der Maschine zugeordnete Kennung ermitteln. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Bedienperson über eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 158 Identifizierungsinformationen eingeben. Die Steuerung 152 kann zum Abrufen gespeicherter Maschinenmerkmale ausgelegt sein, die mit den Identifizierungsinformationen für die Bedienperson und/oder mit der speziellen Art, der Marke und dem Modell der Maschine 20 verbunden sind. Die Steuerung 152 kann die abgerufenen Maschinenmerkmale und/oder Schwellenwerte zur Ermittlung der gewünschten Positionen der verschiedenen Teile und Komponenten der Maschine 20 verwenden, wenn sich die Maschine 20 in einer gewünschten Maschinenwartungssollposition befindet. Die gespeicherten Maschinenmerkmale können dazu beitragen, dass die Maschine schnell für eine bestimmte Art von Wartung oder Instandhaltung eingerichtet werden kann. Die Steuerung 152 kann auch zur Speicherung von Maschinenmerkmalen und/oder Schwellenwerten, die von einer Bedienperson in der Speichervorrichtung 156 festgelegt wurden, und/oder zur Übermittlung der gespeicherten Maschinenmerkmale an ein externes Steuersystem über die Kommunikationsschnittstelle 168 ausgelegt sein.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das Steuersystem der vorliegenden Offenbarung kann zur automatischen Anpassung der Positionen verschiedener Teile oder Komponenten einer Maschine, wie beispielsweise eines Rekultivierers oder einer Kaltfräse, und zur Arretierung der Teile oder Komponenten in einer oder mehreren endgültigen, vorbestimmten Maschinenwartungssollpositionen verwendet werden, die einem Techniker den gewünschten Zugang zu verschiedenen Teilen oder Komponenten der Maschine ermöglichen und die Durchführung von Wartungs- oder Reparaturverfahren erleichtern. Auf diese Weise kann das Steuersystem der vorliegenden Offenbarung dafür sorgen, dass eine Bedienperson nicht mehr versuchen muss, die Steuerungen von der Kabine aus oder von einer Bedienerplattform der Maschine aus manuell zu betreiben, um Teile oder Komponenten der Maschine zu bewegen, ohne einen guten Überblick zu haben, um zu ermitteln, ob die Teile oder Komponenten der Maschine in die gewünschten Positionen für die Durchführung der Wartungs- oder Reparaturarbeiten gebracht wurden. Beispielsweise kann die Inspektion des Ölstands in einem Getriebe des Rotorantriebsstrangs eines Rekultivierers, eines Rotationsmischers oder einer Kaltfräse das Anheben oder Absenken des Niveaus der Walzenkammer 36, das Bewegen der Rotorantriebsstränge 200 und das Anheben oder Absenken des Niveaus der Fräswalze 38 erfordern, wie in 1 dargestellt, nachdem die Maschine 20 durch Verwendung von verstellbaren Schenkeln nivelliert wurde oder nachdem die Maschine 20 auf eine ebene Bodenfläche 22 bewegt wurde, um Teile und Komponenten der Maschine 20 in eine vorbestimmte Maschinenwartungssollposition zu bewegen, in der der Techniker leicht auf einen Getriebeölstands-Kontrollanschluss 64 zugreifen und ihn beobachten kann, um den Ölstand in dem Getriebe 58 des Rotorantriebsstrangs 200 zu überprüfen und gegebenenfalls Öl nachzufüllen, um den Ölstand auf den richtigen Stand zu bringen. Dieselben Prinzipien und Abfolgen von Maßnahmen und Vorgängen, die von dem Steuersystem 150 gemäß verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung durchgeführt werden, können bei der Programmierung des Prozessors 154 als Spezialprozessor eingesetzt werden, der zur Implementierung von Steuerbefehlen und Maßnahmen ausgelegt ist, um die Maschine 20, Teile der Maschine 20 und Komponenten der Maschine 20 automatisch so zu bewegen, wie es erforderlich ist, um die Maschine 20 in eine Maschinenwartungssollposition zu positionieren, die für die Durchführung anderer Wartungs-, Instandhaltungs- und Reparaturverfahren geeignet ist, wie beispielsweise den Austausch abgenutzter Komponenten oder die Reparatur beschädigter Komponenten der Maschine 20.
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Ein von dem Steuersystem 150 und dem Spezialprozessor 154 der Steuerung 152 gemäß verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung durchgeführtes Verfahren kann den Empfang eines oder mehrerer Eingabeparameter beinhalten. Die Eingabeparameter können beispielsweise die Art, die Marke und das Modell der Maschine, die Art der Wartungs-, Reparatur- oder Instandhaltungsarbeiten, die an der Maschine durchgeführt werden müssen, sowie physische und betriebliche Merkmale der Maschine beinhalten, die vor, während oder nach der Durchführung der Wartungs-, Reparatur- oder Instandhaltungsarbeiten an der bestimmten Maschine relevant sein können. Der eine oder die mehreren Eingabeparameter können durch das Steuersystem 150 von einer Bedienperson der Maschine 20 empfangen werden, beispielsweise über die eine oder die mehreren mit der Maschine 20 verbundenen Eingabevorrichtungen 158, oder sie können durch den Spezialprozessor 154 der Steuerung 152 in dem Steuersystem 150 aus der Speichervorrichtung 156 abgerufen werden.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Steuerung 152 die Positionen und Ausrichtungen verschiedener Teile oder Komponenten der Maschine 20 unter Verwendung von Eingaben von Sensoren wie dem Höhensensor 40, den Positionssensoren 120, 140, dem Walzenpositionssensor 162, dem Bodengeschwindigkeitssensor 164 und dem Walzendrehzahlsensor 166 zusammen mit einer oder mehreren Nachschlagetabellen, Flussdiagrammen, physikalischen Modellen, maschinellen Lernmodellen, Simulationen oder anderen Algorithmen ermitteln, die in der Speichervorrichtung 156 gespeichert sind oder von der Steuerung 152 über die Kommunikationsschnittstelle 168 empfangen werden. Beispielsweise kann die Speichervorrichtung 156 eine oder mehrere Nachschlagetabellen speichern, die die Dimensionen der Maschine 20 und verschiedener Komponenten der Maschine 20 sowie die relativen Positionen und Ausrichtungen der verschiedenen Komponenten in Abhängigkeit von den aktuellen Betriebsparametern und der Verwendung der Maschine 20 zueinander in Beziehung setzen. Die Steuerung 152 kann eine oder mehrere dieser in der Speichervorrichtung 156 gespeicherten Nachschlagetabellen verwenden, um die relativen Positionen und Ausrichtungen der verschiedenen Komponenten der Maschine 20 und die beste oder bevorzugte Abfolge von Vorgängen zu ermitteln, um die verschiedenen Komponenten von ihrer aktuellen Position in eine für die Durchführung von Wartungs-, Reparatur- oder Instandhaltungsarbeiten erforderliche Maschinenwartungssollposition zu bewegen. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die Speichervorrichtung 156 eine oder mehrere mathematische oder numerische Korrelationen oder Algorithmen speichern, die relative Positionen der verschiedenen Komponenten der Maschine 20 mit einem oder mehreren Parametern wie der Höhe des Rahmens 24, der Höhe der Walzenkammer 36 über der Bodenfläche 22, der Position der Fräswalze 38, der Fahrgeschwindigkeit, der Motordrehzahl, dem Motordrehmoment, der von dem Motor oder einer anderen Energiequelle gelieferten Leistung, dem Kraftstoffverbrauch usw. korrelieren können. Die Steuerung 152 und der Spezialprozessor 154 können eine oder mehrere mathematische oder numerische Korrelationen oder Algorithmen implementieren, um die relativen Positionen und Ausrichtungen der verschiedenen Teile der Maschine 20 und der verschiedenen Maschinenkomponenten basierend auf den von der Bedienperson gewählten Maschinenmerkmalen zu ermitteln. Alternativ kann die Steuerung 152 in einigen beispielhaften Ausführungsformen ein oder mehrere virtuelle Maschinenlernmodelle ausführen, die in der Speichervorrichtung 156 gespeichert sind, und maschinelles Lernen unter Verwendung der Modelle, der gespeicherten Trainingsdaten und der Trainingsparameter durchführen, um die relativen Positionen und Ausrichtungen der verschiedenen Maschinenkomponenten und die effizienteste Abfolge von Vorgängen zum Bewegen der verschiedenen Maschinenkomponenten in die gewünschte Maschinenwartungssollposition zu ermitteln. Die Abfolge der Vorgänge kann das Befehlen verschiedener Bewegungen der Maschine 20 beinhalten, um die Maschine 20 in eine ebene Position auf einer ebenen Fläche der Bodenfläche 22 zu bewegen, bevor andere Maschinenkomponenten in die Maschinenwartungssollposition bewegt werden. Ein oder mehrere Maschinenlernmodelle können aktualisiert werden, indem aktualisierte Modelle von einem externen Steuersystem über die Kommunikationsschnittstelle 168 empfangen und in der Speichervorrichtung 156 gespeichert werden.
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Ein von dem Steuersystem 150 gemäß verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung durchgeführtes Verfahren kann das Ermitteln beinhalten, ob eine der Positionen verschiedener Teile einer gegenwärtig betriebenen Maschine oder von Maschinenkomponenten an der gegenwärtig betriebenen Maschine und/oder eines der von der Maschinensteuerung 152 ermittelten gegenwärtigen Betriebsmerkmale der Maschine sich von denselben positionsbezogenen Eigenschaften zu einem früheren Zeitpunkt unterscheiden, als sich die Maschine in einer Maschinenwartungssollposition befand und bestimmte Wartungs- oder Reparaturverfahren durchgeführt wurden. Ermittelt die Steuerung 152, dass sich eine oder mehrere Positionen von Maschinenkomponenten und/oder eines der Maschinenmerkmale um mehr als die vorgegebenen Schwellenwerte verändert haben, kann die Steuerung 152 ermitteln, dass eine Maschinenwartungssollposition zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht erreicht werden kann oder dass andere Verfahren befolgt werden müssen, bevor die Maschine in eine Maschinenwartungssollposition gebracht wird.
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Es ist für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich, dass an dem offenbarten Maschinensteuersystem verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, um eine automatische Bewegung der Maschine 20 in eine gewünschte Maschinenwartungssollposition zu ermöglichen. Andere Ausführungsformen werden Fachleuten unter Berücksichtigung der Beschreibung und einem Praktizieren der offenbarten Systeme und Verfahren offensichtlich werden. Die Beschreibung und die Beispiele sollen lediglich als exemplarisch betrachtet werden, deren wahrer Anwendungsbereich durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente angegeben ist.
