DE1807653A1

DE1807653A1 - Oberflaechenbearbeitungsmaschine mit Niveau- und Neigungsregelung

Info

Publication number: DE1807653A1
Application number: DE19681807653
Authority: DE
Inventors: Knapp Rex Charles; Rogers Richard Eugene
Original assignee: Baldwin Lima Hamilton Corp
Current assignee: Baldwin Lima Hamilton Corp
Priority date: 1967-11-08
Filing date: 1968-11-07
Publication date: 1969-06-19
Also published as: NL6815775A; FR1591333A; GB1205109A; US3554291A; BE723359A; DE6805888U

Description

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Fernsprecher: 5 09 30 ff 398012

⁵¹⁵⁴² Dipl.-Ing. W. Herrmann-Tr«nt«pohl »««

Telegrammanschrift: Telegrammanschrift: Bahrpatente Herne Babetzpat München Telex 08 229 853 Telex 05 245*2

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R.f.-.M 01 194 Lw/Gt

In der Antwort bitte angeben Zuschrift bitte nach:

BALDWIN LIMA HAMILTON CORPORATION, Chicago, 111. / USA

Oberfläehenbearbeitungsmaschine mit Niveau- und Neigungsregelung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Oberflächenbearbeitungsmaschine mit Niveau- und Neigungc- bzw. Böschungsregelung. Eine solche Maschine soll selbsttätig die Gütestufe und das Quergefälle einer Planiermaschine oder einer ähnlichen Bodenbearbeitungsmaschine regeln. Bei Oberflächenbearbeitungsmaschinen mit den Bodenjbearbeitenden Kratzblechen oder Streichblättern zur Erdbewegung oder Straßenplanierung ist es oft von Wichtigkeit, eine äußerst genaue Kontrolle des Winkels und der Höhe des Bleches zu erreichen, während die Maschine über die zu planierende Oberfläche läuft. Dies gilt insbesondere für den abschließenden Span beim Planierungsvorgang, wo die fertige Planierung bis auf den Bruchteil eines Zentimeters genau sein muß, um für die Straße den richtigen Scheitelpunkt zu liefern, oder um beispielsweise den gewünschten Drainageverlauf zu sichern.

Eine Anzahl von Versuchen wurden in der Vergangenheit unternommen, um eine selbsttätige Regeleinrichtung zu schaffen, die

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die notwendige Genauigkeit bei den Planiervorgängen gewährleisten sollte. Die Auslegung moderner Planier- oder Oberflächenbearbeitungsmaschinen ist für den automatischen Betrieb geeignet, da das den Erdboden bewegende Element, das in den Boden eingreift, im wesentlichen durch hydraulische Zylinder getragen wird, die es ermöglichen, daß die Enden des Blechs oder Brettes entweder unabhängig oder gleichzeitig die Tiefe des Schnittes und das Quergefälle regeln. In der Fachsprache auf dem Gebiet der Erdbewegungstechnik wird der längs der in Fahrtrichtung bezüglich des Planierfahrzeuges zu schneidende Winkel als Steigung oder Gefälle (Neigung) bezeichnet, während der Winkel längs einer seitlichen Querachse zur Maschine als das Quergefälle oder einfach als die Böschung bzw. das Gefälle bezeichnet wird. Bei den meisten Maschinen kann darüberhinaus der Winkel des Bleches bezüglich der Fahrtrichtung ebenfalls eingestellt werden und eine ähnliche Einstellung kann vorgenommen werden, um den vertikalen Winkel des Bleches gegenüber dem Erdboden zu verändern. Die anderen Einstellungen können den Angriffswinkel der Schneidkante des Bleches bezüglich des Bodens in Anpassung an verschiedene Arbeitsbedingungen verändern.

In der Vergangenheit wurde eine Regelung gegenüber dem Betrieb von Planiermaschinen erreicht, indem eine große Anzahl von Planierstäben längs des Weges der Maschine unter Verwendung von Vermessungsinstrumenten angeordnet/ Die Stäbe wurden an ihre« Ort eingetrieben und das gewünschte Gefalle wurde auf ihnen in einer für den Planiermaschinenfahrer sichtbaren· Weise markiert. Der Fahrer stellte dann das Blech seiner Maschine bezüglich der Stabreihe ein, um den gewünschten Schnitt zu erreichen, während er sich in der Steigung bewegte..Offensichtlich erfordert dieses Verfahren ein erhebliches-<Können und die., unbedingte Aufmerksamkeit von Seiten des Fahrers, trotzdem ,wird ein empirisches Vorgehen oft aufgrund der anderen Variablen, die angetroffen Werden- können, Die bei solchem Betrieb benutzten Planierungsstäbe müssen sehr

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eng nebeneinander angeordnet werden, so daß der Fahrer sie leicht beobachten kann und bis auf das gewünschte Niveau oder Gefälle zwischen den Stäben hinunterarbeiten kann. Solch ein Vorgehen führt im allgemeinen dazu, daß der Planiervorgang bei sehr geringer Geschwindigkeit verglichen mit der Geschwindigkeit, bei der die Maschine an sich arbeiten kann, vor sich geht, im wesentlichen weil es von selten des Fahrers notwendig ist, die Arbeitsweise seiner Maschine sorgfältig und langsam in Anpassung an Niveau und Gefälle, das durch die Planierstäbe gesetzt wird, einzustellen.

Verschiedene Verfahren im Hinblick auf selbsttätigen Betrieb wurden bereits unternommen. Bei einem solchen System wird ein langer Draht stramm längs einer oder beider Seiten des zu planierenden Weges gespannt, um ein Bezugsniveau für die Meßausrüstung zu bieten. Dieses System liefert zwar eine kontinuierliche Bezugslinie für den Arbeiter anstelle von im Abstand angeordneten Bezugspunkten durch die Stäbe, das Vorhandensein eines gespannten Drahtes, über den Arbeitsbereich führte jedoch zu erheblichen Nachteilen. Solch ein Draht muß an Zwischenpunkten unterstützt werden, wenn über eine lange Planierung das Gewicht des Drahtes nicht zum Durchhängen führen soll und so eine Abweichung von der gewünschten Planierung herbeiführt. Anordnung und Installation des Führungsdrahtes erfordern auch fast soviel Zeit und Arbeit wie bekannte Planierungsstäbe. Das Vorhandensein des Drahtes ist darüberhinaus äußerst stb'rrend, wenn man beachtet, daß man leicht über ihn fällt oder er durch Gegenstände und Fahrzeuge leicht umgerannt werden kann.

Andere Systeme haben mit Lichtstrahlen in der einen oder anderen Weise gearbeitet, um Planierbezugslinien zu schaffen, es sind jedoch keine Geräte bekanntgeworden, die es je zu praktischer Brauchbarkeit gebracht hätten. Eine gewöhnlich mit ^ Lichtstrahlen arbeitende Vorrichtung leidet unter dem Fehlen einer adäquaten Justierung des Strahles und die so erstellte

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Planierungelinie wird bei großen Entfernungen ungenau. Das Bedienungspersonal, das eine durch einen solchen Lichtstrahl geregelte Masohine benutzt, ist la allgemeinen nicht in der Lage, festzustellen, ob seine Masοnine nun im Strahl oder aus der Justierung heraus ist und kann so leicht den Strahl insgesamt verlieren olne dessen gewahr zu werden. Auch sind solche Strahlen nur brauchbar, zum Aufstellen der ersten Planierung, die durch die Erdbewegungsmaschine geschnitten werden soll» sie haben keine Fähigkeit, eine Regelung auch über das Quergefälle herbeizuführen.

Somit soll erfindungegemäß ein verbessertes System zum Regeln des Bodenbearbeitungselementes einer Erdbewegungs- oder Niviiiermaschine geschaffen werden, wodurch die Maschine eine vorbestimmte Planierung schneiden kann und einem vorbestimmten linearen Weg folgt, ohne daß es notwendig wird, Flanierstäbe, Ziehdrähte oder dgl. zu setzen oder beliebige dauernde Planierungsbezugsanzeigen zu erstellen. Das erfindungsgemäße System soll einen linearen Strahl elektromagnetischer Energie, vorzugsweise einen Lichtstrahl, ausnutzen, das schnell und einfach zusammengebaut oder von einem Ort zum anderen an der Arbeitsstelle verschoben werden kann.

Erreicht wird dies bei einer Oberflächenbearbeitungsmaschine mit Niveau- und Neigungsregelung der eingangs genannten Art durch eine Strahlerzeugungseinrichtung, die einen justierten elektromagnetischen Strahl bzw. einen elektromagnetischen Kollektivstrahl längs einer linearen Bahn entsprechend einer bestimmten ^gewünschten Bewegungsbahn für dieses Niveauelement projeziert; durch ein an einem/dieses Niveuelementes getragenes Strahlentarget, wobei das Target ein horizontales Bezugsband aufweist und einen Oberflächenbereich besitzt, der größer als die Querschnittsfläche des Strahles ist; durch Fühlereinrichtungen in dem Target zur Ermittelung der Stellung des Strahls relativ zur Bezugslinie, wobei die Mlhlereinrichtung ein elek-

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trisches Signal erzeugt, welches entsprechend der relativen Stellung des Strahls auf dem Sarget bwaüglioh. des Bezugsfeandes variiert; und durch Regeleinrichtungen entsprechend dem elektrischen Signal zum Regeln der Antriebsmittel, derart, daß das Nivellierelement relativ zum Chassis variiert wird, derart, daß die gewünschte Bewegungsbahn möglich wird.

Auch ist vorgesehen, das erfindungsgemäße System für Hehrfachbenutzung einzurichten, wobei beide Enden des Bodenbearbeitungsbleches der Nivelliervorrichtung unabhängig geregelt werden können. Alternativ ist vorgesehen, daß das System zusammen mit anderen Formen der Hegelvorrichtung benutzt werden kann, einschließlich pendelbetätigter Quergefälleftthlereinriohtungen. Um das System vollautomatisch zu machen ist vorgesehen, daß Steuerungskorrigiereinrichtungen vorgesehen sind, die die Maschine in die Fähigkeit versetzen, den elektromagnetischen Strahl automatisch ohne Intervention durch das Bedienungspersonal zu folgen.

Auch richtet sich die Erfindung auf ein System, bei dem die Nivellierungs- und Steuerungsvorgänge nacheinander auegeführt werden, so daß das bodenerfassende Element zunächst vertikal auf die gewünschte Stellung eingestellt ist und dann die '] Richtung des Fahrzeugs durch Steuerungskorrektur verstellt wird, so daß die wichtigeren Pianierunge- und Quergefälleverstellungen immer zuerst erreicht werden· lin proportioniertes Ansprechen ist in Betracht gezogen, bei dem die korrlgierente Regelreaktion proportional auf den relativen Abweiohungsgraft des Blechs von der gewünschten, durch den Strahl festgelegten proportional gehalten wird.

Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht bietet ein vorzugsweise vorgesehenes Eompensationsystem, welches die erheblich variierenden Stellungen des bodenbearbeitenden XLeaeaie« in seiner Lagerungskonstruktion berückelohtigt, so da£ da« Regelsystem genau ohne Änderungen In der Itagerungset ellung de·

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, Blechs in der Maschine arbeitet.

Beispielsweise AusfUhrungsformen der Erfindung sollen nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Figur 1 eine Planiermaschine mit einem Regelsystem für das Streichblattniveau nach der Erfindung ist;

Figur 2 zeigt ein Konstruktionsdetail der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung;

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Feuerung;

Figur 4- gibt weitere Einzelheiten.

Figur 1 zeigt eine Straßenplaniermaschine mit einem Chassis 10, das ein Kratz- oder Streichbrett 11 trägt. Die Planiermaschine ist mit einer Kabine 12 für das Bedienungspersonal, einem rückwärtig gelagerten Motor 13 und einem Paar hinterer Antriebsräder 15 ausgestattet, die eine Zugkraft ausüben, durch die die Maschine längs der beabsichtigten Bewegungsbahn vorgetrieben wird. Vorne ist ein Paar von steuerbaren Rädern 16 vorgesehen. Die Hinterräder können auch steuerbar gemacht werden, um der Maschine eine größere Vielfältigkeit im Betrieb zu erteilen. Sie Planiermaschine besitzt im wesentlichen konventionelle Konstruktion, bis auf das neuartige Regelsystem nach der Erfindung*

Das Kratz- oder Schürfblech 11 ist am Chassis 10 so aufgehängt, daß es über einen weiten Stellbereich bewegt werden kann. Die . Verstellung während des Betriebs wird durch ein Paar hydraulischer Zylinder erreicht, die aus einem rechten Zylinder 17 und einem linken Zylinder 18 gesehen von der Kabine des Bedienungspersonals aus; jede hiervon ist am Chassis 10 direkt oberhalb des Schürfbrettes 11 verschwtnkbar angelenkt· Die Zylinder 17,. 18 enden in einer Kugellagerverbindung 20 auf einem Schürfblechlagerungsring 21, der unterhalb des gewölbten zentralen Ttiles des Chassis 10 getragen wird.

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Bas Blech 11 hängt an Ohassis 10 in einer Art und Weise, die einen breiten Treiheitsgrad bei» Positionieren des Bleches bezüglich des Srdbodens erlaubt. Zunächst wird die Arbeitsebene des Bleches 11 durch einen Lagerungsring 21, an dem das Blech befestigt ist, festgelegt. Bas Blech 11 kann zwar schwenk bar oder verschiebbar beettglioh des Lagerungsringe 21 sein) der Ring bestimmt jedoch immer die Ebene, in der die Sohneidfläche liegen wird· So kann beispielsweise der Sohneidwinkel des Bleches 11 bezüglioh des Erdbodens duroh einen hydraulischen nioht-dargeatellten Umsteuerungezylinder für das Sohürfbleoh variiert werden, der das Anbausohienenjooh 22 und den Lagerungsring 21 verbindet. Sine andere mögliche Einstellung wird erreicht, indem das Blech 11 in Längsrichtung bezüglioh des Lagerungsringes 21 verschiebbar vird, so daß das Blech über die Bahn des Fahrzeuges für bestimmte Pianierungevorgänge ausgefahren werden kann. Erreicht wird dies duroh einen weiteren nioht-dargestellten hydraulischen Zylinder, der hinter dem Bleoh 11 angeordnet ist.

Ber Lagerungsring 21, an dem das Blech 11 befestigt ist, wird seinerseits durch das Chassis 10 mittels eines Joches oder einer Anbauschiene 22 getragen. Letztere ist von dreieckiger Konstruktion und besitzt eine Kugellagerung 23 an einem Ende, die die Verbindung mit dem Torderteil des Ohassis 10 schafft. Die Kugellagerung 23 ermöglicht eine völlige Gelenkfreiheit des Joches 22 bezüglich des Ohassis, wodurch der Lagerungsring 21 von einer Seite zur anderen zur Auf- und Abbewegung schwingen kann und eine Drehung um eine durch die Kugellagerung 23 sich erstreckende Längsachse möglich wird. Die gesamte Zugbeanspruchung der Haschine wird so durch die Kugellagerring und wiederum durch loch 22 und den Bleohlagerungsring 21 auf das Blech 11 ausgeübt.

Um den Lagerungsring 21 und das hieran befestigte Blech 11 zur Durchführung eines besonderen Planiervorganges anzuordnen, wird ein Stellenker 25 hinten am Joch 22 vorgesehen. Der Len-

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ker 25 besitzt eine weitere Kugellagemang 26 an einem die an die eine oder die andere von zwei Iiagermigspunkten 27 befestigt werden kann» die an jeder Seite äes Joch.ee 22 angeordnet Bind. Der Stellenker 25 wird seiektiy durch einen hydraulischen Stellzylinder 28 positioniert, der zusammenwirkend mit zwei hydraulischen Zylindern 17, 18 arbeitet, wie sie vorher erwähnt wurden, wodurch das Blech 11 in die gewünschte lage verstellt wird. Der Stellenker ist gelenkig um einen Schwenkzapfen 29, um einen linstellbereich in der neuen Lage zu ermöglichen, gelagert. Wird z.B. gewünscht, daß das Blech auf die eine Seite hinüber verschwenkt, um einen bestimmten Vorgang zu ermöglichen, so wird der Stellenker 25 an die besondere Stellkugellagerung 26 gegenüber der Seite, auf der der Planierungevorgang durchgeführt werden soll, befestigt. Der hydraulische Stellzylinder 28 wird dann betätigt, wodurch der Stellenker 25 gegen die gewünschte Seite verschoben wird, derart, daß das Joch 22 mitgenommen wird. Hierdurch wird die Endlage des Lagerringes 21 bezüglich des Chassis 10 festgelegt, wobei der Lagerungiring dann um eine Achse drehbar ist, die durch eine Linie bestimmt ist, die zwischen der vorderen Kugellagerung 23 und dem Stellenkerschwenkzapfen 29 sich erstreckt. Die hydraulisehen Zylinder 17, 18 werden gemeinsam, falls dies wünschenswert ist, betätigt, um den Lagerungering 21 durch eine Bahn antuheben oder abzusinken, die durch das Joch 22 und die Stellleakerktifellagerung 26 bestimmt ist} «β kann aber auch eine Drehung des lagerungsringe 21 um eine Achse erfolgen, die durch dit Kugellagerring 25 und den vorher erwähnten Stellenkerzapf«n 29 bestirnt let.

Haoh ein·« Hauptmerkmal der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, durch die daa Schürfblech 11 bezüglich des Ohas- »1·.10 durch «in automatisches Regelsystem eingestellt wird, das al· Bezug einen Justier- oder Kollektivlichtstrahl benutzt, der längs der Bahn des gewünschten Blechverlaufs proje-Bitrt wird. Solch ein Strahl wird vorzugsweise durch eine Lasereinheit erzeugt; dieser Ausdruck ist ein Akronym für Lichtver-

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Stärkung durch. Strahlungserregung. Solch ein Strahl zeichnet sich aus durch seine sehr große Intensität und durch das fast Völlige Fehlen einer Dispersion oder Diffusion aus einer geradlinigen Bahn. Innerhalb der betrachteten Abstände nach der vorliegenden Erfindung ist die Dispersion oder Weitung des !Lichtstrahles aus einer Quelle vernachlässigbar und der Strahl nähert eine gerade Linie über seine gesamte ausnutzbare Bewegungsbahn an. Da der Strahl nicht divergiert, ist seine Energie pro Einheitsfläche im wesentlichen unvermindert bis auf Verluste, die von Dunst, Eauoh, Staub oder dgl. an der Arbeitsstelle herrühren können. Erfindungsgemäß wird eine Laserstrahlerzeugungseinkiit 30 auf eine Dreibeinlagerung 30a oder einen ähnlichen Träger aufgesetzt und bezüglich der Planierwngslinie durch normale Yermessungseinriohtungen, beispielsweise ein Lot 30b ausgerichtet. Die Lasereinheit 30 wird von einer nicht-dargestellten Quelle elektrischer Energie beliefert, die aus einer Pelderzeugungseinheit oder dgl. bestehen kann.

Die Erfindung wird zwar anhand einer Strahlerzeugungseinheit beschrieben, die aui einem Laser besteht, selbstverständlich kann aber auch ein ähnlich starker hoohkollimierter Elektromagnetstrahl in zufriedenstellender Weise zur Durchführung der Erfindung verwendet werden. Die Eigenschaften der beschriebenen Lasereinheit machen ihn jedoch bevorzugt verwendungsfähig für die vorliegende Anwendung.

Nach der dargestellten Ausführungsform wird der Strahl aus der Lasereinheit 30 durch eine Abfühleinrichtung 31 empfangen, die durch ein Ende des Schürfblattes getragen wird. Die Fühlereinheit 31 besteht im wesentlichen aus einer breiten Platte mit einer Vielzahl empfindlicher Bereiche, die dem Auftreffen des Laserstrahls durch Erzeugung einer elektrischen Ausgangsspannung entsprechen. Diese Spannung wird dann verwendet, um dit verschiedenen hydraulischen Zylinder zu regeln, die Positioneänderungen im Schürfblatt 11 vornehmen. Zusätzlioh werden Richtungsänderungen im Fahrzeug selbst mittel· eines Regtl-

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kreises herbeigeführt, der Steuerungsänderungen im Fahrzeug durch einen hydraulischen steuernden Regelzylinder 32 vornehmen, welcher wirksam mit den Vorderrädern 16 der Planiermaschine verbunden ist.

Figur 4 zeigt, daß die Fühlereinheit 31.mit photoelektrisehea Oberflächenbereichen versehen ist, von denen jeder auf eine besondere Ablenkungsrichtung des Schürfblattes 11 aus der gewünschten Laufbahn anspricht, wie durch eine Verschiebung beim

ψ Auftreffen des Laserstrahls festgelegt ist. Eine Abweichung in einer vertikalen Richtung wird durch eine obere Abfühl- oder Empfängerfläche 35 und eine untere Abfühl- oder Abtastfläche 36 angezeigt. Eine seitliche Abweichung wird durch eine linke Abfühlflache 37 und eine rechte Abfühlflache 38 ermittelt, während die korrekte Bewegungsbahn durch das Auftreffen des Laserstrahls auf einer zentralen oder NuIIflache 40 angezeigt wird. Erfindungsgemäß ist die Größe des Laserstrahls relativ klein verglichen mit der Oberflächenausiehnung der verschiedenen empfindlichen photοelektrischen Elemente 35, 36, 37, 38. Hierdurch wird es möglich, ein Proportionalregelsystem vorzusehen, bei dem verschiedene photoelektrische Abfühlelemente progressiv ansprechender gemacht werden, während der Abstand von der Nullfläche 40 fort zunimmt. Erreicht werden kann dies entweder durch abgestufte Abscheidung des photoelektrischen Materials auf die photoempfindlichen Flächen 35, 36, 37, 38 oder kann auch alternativ erreicht werden, indem abgestuft Abdeckmaterial über die photoempfindlichen Flächen abgeschieden wird, beispielsweise Rauchglas. Diese Abdeckung ist so eingerichtet, daß die der Nullfläche 40 am nächsten gelegenen Bereiche ein proportional niedrigeres Fehlersignal erzeugen als die weiter entfernt gelegenen Flächen.

Das durch das Fühlerelement 31 erzeugte Fehlersignal wird in •ine Bewegung des Schürfbleches 11 durch ein System elektrisch betätigter Regelventile übersetzt, die die Bewegung der verschiedenen hydraulischen Zylinder steuern. Sie Steuerzylinder 17»

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18 können gleichzeitig geregelt bzw. gesteuert werden, um ein Anheben oder Absenken des Schürfbleches 11 insgesamt herbeizuführen, nach der dargestellten Ausführungeform ist jedoch ein weiteres Merkmal vorgesehen, nach dem das Quergefälle des Bleches relativ zur tatsächlichen Tertikaien konstant gehalten wird.

Die Stellung der tatsächlichen Vertikalen bezüglich der Maschine wird durch ein Pendelabfühlelement 41 ermittelt, das nach der dargestellten Ausführungsform auf dem Joch 22 gelagert ist, Das Abfühlelement 41, das schematisch in Figur 4 dargestellt ist, ist von der bekannten Pendelart, bei der das Pendelelement wirksam mit einem Potentiometer 42 verbunden ist, so daß der Widerstandswert des Potentiometers eine Punktion der Pendelstellung wird. Besitzt das Pendel ein vorgegebenes Quergefälle, so befindet sich der Widerstandswert des Potentiometers 42 auf einem bestimmten Wert und jede Yariierung von diesem Gefälle führt zu einer entsprechenden Abweichung im Widerstandswert.

Änderungen in der Drohstellung des Schürfbleohes 11 bezüglich des Joches 22 sorgen für eine Änderung in dem tatsächlichen Quergefälle, das geschnitten wird, während das fahrzeug sich entlang bewegt. Dies gilt insbesondere, wenn das Schürfblech unter einem erheblichen Winkel durch geeignete Positionierung des Stellenkers 25 umgespannt wird. Dos Joch 22 wird dann um seine Achse zwischen der Kugellagerung 23 und dem Stellenkerschwenkzapfen 29 geschwenkt, wodurch eine welter· Variation in das System eingeführt wird. Der Nettoefftkt solcher Verschiebungen des Bleches 11 bezüglich des Chasel· 10 besteht darin, einen Fehler zu erzeugen, der zwischen der durch den Pendelfühler 41 angedeuteten Lage und der tatsächlichen Querschräge-Planierstellung des Schürfbleches 11 angezeigt ist.

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Um diese Schwierigkeit zu umgehen, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der aus der Verschiebung der Stellung des Schürfbleches 11 bezüglich des Chassis 10 resultierende Fehler kompensiert, indem ein Potentiometer 43 für äem Schiirfblechkreis und ein Potentiometer 45 für die Jochsstellung vorgesehen wird. Wie in ilgnr 4 dargestellt, sind diese beiden Potentiometer in leihe mit dem Auegang des Pendelpotentiometers 42 geschaltet, so daß der Nettoausgang der drei Potentiometer 42, 43, 45 für die Pösitionsinformatioii des Bleches 11 und

w nicht für den Ausgang des Pendelfühlerpotentiometers 42 allein benutzt wird. Beim Jochstellungspotentiometer 45 ist dieses Instrument mit einer geeigneten Betätigungseinrichtung angeordnet, die die vertikale Vinkelveränderung des Joches 22 und des daran befestigten Blechlagerungs&Lngee 21 !bezüglich des Chassis 10 anzeigt? dieses Signal wird einfach zum Ausgang des Pendelfühlerpotentiometer® 42 addiert oder subtrahiert, um ein Korrektursignal zu erzeugen, das der Winkelsteilung des iagerungsringes 21 bezüglich der wahren Vertikalen entspricht. Das Schürfblechkreispotentiometer 43 wird verwendet, um ein weiteres Korrektursignal zu erzeugen, das abhängig von der Stellung des Schürfbleches 11 bezüglich des Blechlagerungeringes 21 ist.

Dies wird getan, weil die Drehung des Bleches 11 eine Änderung im tatsächlichen, durch die Planiermaschine geschnittenen Quergefälle bewirkt, was eine Kompensation im Regelsystem notwendig macht.

Bis zu dieser Stelle ist das Blechstellungs-Kompensationssystem so beschrieben worden, als ob ein Paar zusätzlicher Potentiometer 43, 41 in Reihe mit dem Pendelpotentiometer 42 geschaltet wären. Es soll aber darauf hingewiesen werden, daß der Pendelfühler 41 entweder auf den Blechlagerungsring 21 oder auf das Joch 22 im Rahmen der Erfindung angeordnet werden kann. Der elektrische Ausgang aus dem QuerneigungsfÜhlersystem ist auf ein elektrisch betätigtes hydraulisches Regelventil 46 für die Blechneigung gerichtet. Wie schematisch in Figur 4 dargestellt, besitzt das Ventil 46 eine elektrische Betätigung, die auf den

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Ausgang der Gefällestellungsfühlerpotentiometer anspricht und auch auf den Ausgang eines lieigungswählerpotentiometers 47. In einer vorzugsweisen Verwirkliohungsform kann das Neigungswählerpotentiometer 47 in der Kabine der Planiermaschine angeordnet sein, so daß das Bedienungspersonal einfach in der gewünschten, zu planierenden Querneigung wählt. Hierdurch würde veranlaßt, daß ein Signal das Blechneigungsregelventil 46 "betätigt. Solange eine elektrische Torspannung zwischen dem Heigungsselektorpotentiometer 47 und dem Ausgang des Pendelfühlerpotentiometers 42 nach Korrektor durch die Potentiometer 43» 45 verbleibt, ruft die Enabgeglichenheit eine Betätigung des Regelventils 46 hervor und gibt Druckmittel an einen der hydraulischen Zylinder 17, 18 für die Bleohregelung. Ein oder das andere Ende des Bleches 11 wird hierdurch in eine neue Stellung bewegt, in der das tatsächlich durch die Planiermaschine geschnittene Quergefälle (wie es durch das korrigierte Ausgangssignal des Pendelfühlerpotentiometer· 42 angegeben wird) korrigiert wird, wonach die dem elektrisch betätigten Blechneigungsregelventil 46 zugeführten Signale ausgeglichen werden und das System in die neutrale Stellung zurückgebracht wird.

Die vorstehende Beschreibung basierte darauf, daß das Regelungeventil 46 für die Blechneigung mit dem einen oder anderen der Blechregelzylinder 17, 18 verbunden ist. Ee wurde somit angenommen, daß der gegenüberliegende Zylinder stationär während des Korrekturverfahrens verblieb, was die tatsächliche Querneigung bringt, wie sie durch die Maschine in Übereinstimmung mit der gewünschten Querneigung geschnitten wurde, die durch die Stellung des Neigungsselektorpotentiometers 47 angezeigt wurde. Wird einer der Blechregelzylinder, beispielsweise der Zylinder 17, so mit dem Blechneigungsregelventil 46 verbunden, so wird der andere Zylinder 18 dann in Zusammenhang mit dem Regelsystem für die Blechhöhe benutzt. Während du Blech 11 vertikal duroh einen hydraulischen Zylinder 18 verschoben wird, ieigt eich, daß die richtige Querneigungeetellung duroh das vorher beeohriebene

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Quemeigungsregelsystem aufrecht erhalten wird. Während eine Kante dee Bleches Tertikai durch den Zylinder 18 verschoben wird, wird der Abgleich des hydraulischen Regelventils 46 für die Blechneigung verschoben und der andere Blechzylinder 17 betätigt, bis der Abgleich wieder hergestellt ist und das Blech 11 in die richtige Querneigung rückgestellt ist. Anders ausgedrückt, der Zylinder 18 bewegt ein Ende des Bleches in die richtige vertikale Lage und der Rinder 17 folgt dann automatisch, um die richtige Querneigung aufrecht zu erhalten.

Die Betätigung des Blechhöhenregelsystems wird durch ein anderes elektrisch betätigtes Regelventil 48 gesteuert^, welches Druckmittel an den Blechregelzylinder 18 in der vorher beschriebenen Weise liefert. Das Blechhöhenregelventil 48 arbeitet in einer Weise ähnlich der des Neigungsregelventils 46» nur daß die elektrischen Betätigungseinrichtungen mit dem elektrischen Ausgang des entsprechenden !Teiles der Fühlereinheit verbunden sind. So wird beispielsweise die obere Fühlerfläche

35 der Fühlereinheit 31 durch den Laserstrahl erregt, wenn das Blech 11 zu niedrig ist; diese Oberfläche ist daher mit einem Verstärker 50 mit dem Seil des Blechhöhenregelventils 48 verbunden, welches Druckmittel in den Zylinder 18 einläßt und das Blech 11 anhebt. In ähnlicher Weise ist die untere Fläche

36 durch einen Verstärker 51 mit der gegenüberliegenden Seite des Blechhöhenregelventils 48 verbunden, wodurch ein Absenken des Bleches 11 bewirkt wird, sobald der Laserstrahl auf der Fühlereinheit 31 zu stark abfällt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Korrektur der BlechÜöhe und der Querneigung vor irgendeiner Steuerkorrektur erreicht, wodurch vor der Steuerkorrektur die wichtigere Blechpositionierung auegeführt wird. Dies Ergebnis wird durch di# Positionierung der Steuerkorrektur-Regelflächen 37, 38 im relativ schmalen, die Nullfläche 40 enthaltenen Horizontalband erreicht. Das Horizontalband umfaßt Steuerungskorrekturfltt-

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chen 37, 38 und die Hullflache 40 dient als Nullband für vertikale Korrekturen des Bleohes 11;·Steuerkorrekturen werden nicht ausgelöst, his der Laserstrahl sich in diesem Bereich befindet .

Sobald er sich in diesem Bereich befindet, kommen die Steuerregelungsabschnitte 37, 38 der Fühlereinheit 31 durch deren zugeordnete Verstärker 52, 53 zur Wirkung, die ihrerseits Betätigungssignale an ein elektrisch betätigtes Steuerungsregelventil 44 ähnlich den vorher beschriebenen Regelventilen 46, liefern. Fällt der Strahl auf die linke Steuerungsregelfläche 37, wird ein elektrisches Signal durch den Vers%rker 52 auf den Teil des Steuerungsregelventils 44 gegeben, der das Rad 16 des Fahrzeugs nach links stellt, wodurch die Bewegungsbahn auf die gewünschte Üinie zurückgebracht wird. Fällt der Strahl wieder auf die Nullflache 40, wo wird die Korrektur entfernt und das Fahrzeug läuft weiter in einer geraden Bahn. Vorzugsweise sind die Steuerungsregelflächen 37, 38 ebenfalls mit einer abgestuften Fläche versehen, die das relative Ausgangssignal verstärkt, während der Strahl weiter von der Hullflache 40 fortfällt. Auf diese Weise wird eine Proportionalregelung erreicht, die für erhebliche Korrekturen bei großen Abweichungen aus der gewünschten Bahn und für kleinere Korrekturen bei Abweichungen, die eine kleinere Korrekturwirkung erfordern, liefert.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Blechpositionierungseinrichtung nach der Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform begrenzt ist, sondern auf andere Arten benutzt werden kann. So kann beispielsweise eine zusätzliche Lasereinheit 60 benutzt werden, um einen Strahl im wesentlichen parallel zum Strahl der ersten Lasereinheit 30 zu projezieren. Das Blech 11 wird dann mit einer zusätzlichen Fühlereinheit 61 ähnlich der Fühlereinheit 31 ausgestattet, die in Zuordnung mit dem ersten Laserstrahl verwendet wurde. Auf Ci se Weise werden beide Enden des Bleches 11 unabhängig voneinander geregelt, um die gewünschte Blechstellung längs der gesamten Bahn der

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Fahrzeugbewegung zu erreichen. Nur eine einzige Laserfühlerelnheit 31 wird benutzt, um die Steuerung zu regeln, wenn mit einem zweiten Strahl gearbeitet wird. Gewünschtenfalle kann eine variierende Querneigung mit dieser Vorrichtung erreicht werden, indem der eine oder der andere der Laserstrahlen verschoben wird, so daß sie nicht langer in der gleichen Ebene liegen, jedoch noch im wesentlichen im gleichen Abstand voneinander an allen Stellen längs ihres tatsächlichen Ärbeitsbereiches angeordnet sind. Dieser Abstand wird diktiert durch den Abstand zwischen den jeweiligen Nullpunkten 40 der beiden IHihlereinheiten 31, 61.

Ein wichtiger Vorteil des Laserstrahls nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß das Auftreffen auf die !Fühlereinheit 31 dem Bedienungsmann sichtbar bleibt. Auf diese Weise kann er eine konstante Überwachung für das Arbeiten der Maschine durchführen und kann selbst den Strahl wieder "finden" für den Pail, daß die fühler- oder Abtasteinheit sich aus dem Strahl heraus völlig verschoben hat. Q-ewünsentenfalls kann das Bedienungspersonal selbst den Strahl als visuelle Führung für die Handregelung der Haschine benutzen.

Patentansprüche

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Claims

- 17 -M 01 194 PATENTANSPRÜCHE

1.) Oberflächenbearbeitungsmaschine mit Niveau- und Feigungsregelung, bestehend aus Chassis, einem Motor mit dem motorr verbundenen Antriebsmitteln, die au* das Chassis eine Zugbeanspruchung ausüben, Steuerungseinrichtungen auf diesem Chassis, die die Zugkraft richten, einem bodenbearbeitenden, vom Chassis getragenen Fi velli er element und Antriebseinrichtungen zum Variieren der vertikalen Lage des Elementes relativ zum Chassis, gekennzeichnet durch eine Strahlerzeugungseinrichtung (30) zum Projezieren eines kollimierten elektromagnetischen Strahls längs einer linearen Bahn entsprechend einer gewünschten Laufbahn für das Nivellierelement; ein Strahlentarget (51)ι welches an einem Ende des Nivellierelementes getragen ist, wobei das larget ein horizontales Bezugsband aufweist sowie eine Oberflächenausdehnung, die größer als die Querschnittsfläche des Strahles ist; durch Fühlereinrichtungen in diesem !Target zur Ermittlung der Stellung des Strahles relativ zur Bezugslinie, wobei die Fühler- oder Abtasteinrichtung ein elektrisches Signal erzeugt, das entsprechend der relativen Stellung des Strahles auf dem Target bezüglich des Bezugsbandes variiert; und durch auf das elektrische Signal ansprechende Regeleinrichtungen zum Regeln des Antriebs (44), derart, daß das Nivellierelement (11) relativ zum Chassis (10) in seiner Stellung verändert wird un|äer gewünschten Bewegungsbahn folgt.

2.) Torrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Ausgang der Fühlereinrichtungen (35 - 38) proportional zur relativen Abweichung des Strahls von dem horizontalen Bezugsband ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn*tiohnet_t daß die Strahlerzeugungseinriontung aus einem Lmtr btettht.

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4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreffen des elektromagnetischen Strahls auf das Target für das Bedienungspersonal der Oberflächenbearbeitungsmaschine sichtbar wird.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Target ein vertikales Bezugsband umfaßt, mit Steuerungsfühlereinrichtungen, die auf eine seitliche Abweichung des Strahls vom vertikalen Bezugsband ansprechen, wobei die Steuerungsfühlereinrichtungen ein elektrisches Steuerungssignal erzeugen und Steuerungsregeleinrichtungen abhängig vom Steuerungssignal sind und die Steuerungseinrichtungen auf dem Chassis regeln, derart, daß die Maschine einer Bahn entsprechend der gewlinschten Bewegungebahn folgt.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vertikale Bezugsband innerhalb des horizontalen Bezugsbandes enthalten ist, derart, da· das Mvellierelement sequentiell veranlaßt wird, vertikal durch die Antriebseinrichtungen und dann horizontal durch das Ansprechen . der Maschine auf die Steuerungseinrichtungen positioniert zu werden.

7.) Oberflächenbearbeitungsmaschine, wobei ein erster Antrieb zum Variieren der Vertikalstellung einer Seite des Elementes relativ zum ChaaaLs und mit einem zweiten Antrieb zum Variieren der vertikalen Stellung der anderen Seite des Elementes relativ zum Chassis und ersten Regeleinrichtungen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Stellung eines Endes dieses Elementes relativ zum Chassis verändert wird und zweite Regeleinrichtungen, die vertikale Stellung des anderen Endes des Elementes relativ zum Chassis verändern, wobei die Strahlen der ersten und zweiten Regeleinrichtungen im wesentlichen äquidistant sind·

8.) Oberflächenbearbeitungemasehine mit Chassis, Motor,

mit den Motor verbundenen Antriebeeinrichtungen, die eine Zug-

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■beanspruchung auf das Chassis ausüben, Steuerungseinrichtungen auf dem Chassis zum Richten der Zugbeanspruchung, einem Bodenbearbeitenden, vom Chassis getragenen Nivellierelement, ersten Antriebseinrichtungen zum Variieren der vertikalen Stellung des Elementes relativ zum Chassis und zweiten Antriebseinrichtungen zum Variieren des Neigungswinkels des Elementes relativ zum Chassis nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch erste Regeleinrichtungen zum Variieren der vertikalen Stellung des Elementes relativ zum Chassis, Querneigungsfühlereinrichtungen; Querneigungswählereinrichtungen; einem Kreis zum Vergleichen des Neigungswinkels des Elementem gegen einen gewünschten Neigungswinkel, der durch die Querneigungsselektoreinrichtung angezeigt wird, wobei die Querneigungsfühlereinrichtung ein Ausgangssignal erzeugt; und durch zweite Antriebsmittel, die auf das Ausgangsssingnal der Querneigungsflihlereinrichtungen ansprechen, um die Querneigung des Nivellierelementes zu variieren, derart, daß das Nivellierelement bei des gewünschten Neigungswinkel während der Betätigung der Maschine gehalten wird.

9.) Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Richtungskompensationsvorrichtung mit einem ersten Potentiometer, das auf die Winkelstellung des Elementes bezüglich einer seitlichen Querachse durch die Maschine anspricht; und durch ein zweites Potentiometer, das auf die Winkelstellung des Elementes bezüglich einer Tertikaiachse durch das Element anspricht, wobei die Potentiometer elektrisch mit den Querneigungsfühlereinrichtungen verbunden sind, wodurch eine Variation der vertikalen Schürfblechstellung und des Blechwinkels in Querrichtung im Betrieb dieser Einrichtung zum Variieren der Neigung des Elementes kompensiert wird.

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