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Die Erfindung betrifft eine kabinenlose selbstfahrende Baumaschine, insbesondere Straßenbaumaschine, speziell Straßenfräse oder Kompaktfräse. Die nachfolgend in Bezug auf den Allgemeinbegriff „selbstfahrende Baumaschine” gerichteten Ausführungen betreffen somit insbesondere Straßenbaumaschinen, und ganz besonders Straßenfräsen und Kompaktfräsen.
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An derartige bewegliche Baumaschinen, insbesondere Straßenbaumaschinen, werden üblicherweise erhöhte Sicherheitsanforderungen gestellt, um das Verletzungspotential mit diesen Baumaschinen, beispielsweise auf einer Straßenbaustelle, wirksam zu reduzieren. Ein diesbezüglicher allgemeiner Anforderungskatalog ist beispielsweise in der Norm DIN EN 500-1 zusammengefasst. Für spezielle Maschinengattungen, wie beispielsweise Straßenfräsen, bestehen darüber hinaus weitere Norm-Anforderungen (für Straßenfräsen beispielsweise niedergelegt in der DIN EN 500-2), die zusätzlich von den entsprechenden Maschinen erfüllt werden müssen.
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Ein übergeordnetes Sicherheitsmerkmal dieser selbst fahrenden Baumaschinen liegt insbesondere darin, dass Gefahren, die durch das Einleiten einer Fahrbewegung durch einen Bediener entstehen können, der sich nicht auf dem Fahrerplatz befindet (z. B. am Boden neben der Maschine), möglichst minimiert werden. Zeitgemäße selbstfahrende Baumaschinen sollen mit anderen Worten in der Weise ausgebildet sein, dass die Aufnahme einer Fahrbewegung nur dann erfolgt, wenn sich ein Bediener bestimmungsgemäß auf dem Fahrerplatz zur kontrollierten Bedienung der Baumaschinen befindet. Eine führerlose Bewegung der Baumaschine soll dagegen möglichst ausgeschlossen werden. Die Bedieneinheit zum Einleiten der Fahrbewegung ist jedoch häufig im, insbesondere seitlichen, Randbereich des Fahrerstandes angeordnet und somit in vielen Fällen leicht von außerhalb des Fahrerstandes erreichbar.
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Im Stand der Technik ist nun eine Vielzahl verschiedener Lösungsalternativen angegeben, die ein in Bewegung setzen der Baumaschine von außerhalb des Fahrerstandes verhindern sollen. So ist es beispielsweise möglich, den Fahrerstand mit einer Fahrerkabine einzuhausen, sodass eine Bedienung der Maschine nur von einem innerhalb der Fahrerkabine befindlichen Bediener erfolgen kann. Die Türen, Fenster und Wände der Fahrerkabinen stellen in diesem Fall somit eine physikalische Barriere dar, die ein Hindurchlangen eines außen bzw. außerhalb der Kabine befindlichen Bedieners verhindern. Naturgemäß ist diese Losung allerdings nicht auf kabinenlose selbstfahrende Baumaschinen übertragbar. Aus insbesondere Kosten- und/oder Design- und/oder Handhabungsgründen ist jedoch häufig eine kabinenlose Variante einer Baumaschine wünschenswert. Eine weitere, allerdings nur mäßig wirksame, Alternative besteht darin, einen Schutzbügel um das entsprechende Bedienelement, beispielsweise einen Fahrhebel, anzubringen und dadurch den Zugriff vom Boden aus bzw. von außerhalb der Kabine zu erschweren. Derartige Schutzbügel schränken allerdings häufig die Sicht auf den Arbeitsbereich erheblich ein und wirken zudem nicht vollständig, da mit einer Bügelvariante der Zugriff lediglich erschwert, nicht aber unterbunden werden kann. Eine weitere Alternative besteht in der Verwendung von Sitzkontaktschaltern oder Fußschaltern. Diese Schalter sind üblicherweise in der Weise in das Bediensystem der Baumaschine integriert, dass eine Einleitung einer Fortbewegung der Baumaschinen nur bei gleichzeitiger Betätigung des Sitzkontaktschalters oder des Fußschalters möglich ist. Diese Variante eignet sich allerdings nicht für solche Baumaschinen, bei denen der Fahrer regelmäßig zwischen einer sitzenden und einer stehenden Bedienposition, wie dies beispielsweise insbesondere bei Straßenfräsen, speziell Kompaktfräsen, der Fall ist, wechselt. Die Verwendung eines Sitzkontaktschalters scheidet für diese Anwendungen entsprechend aus. Die dauerhafte Betätigung eines Fußschalters sowohl in der stehenden als auch in der sitzenden Bedienposition wird regelmäßig als äußerst unbequem empfunden und kann dem Bediener ebenfalls nicht zugemutet werden. Es sind ferner umfangreiche Fahrstandsüberwachungssysteme bekannt, wie beispielsweise über entsprechende Kamerafunktionen, etc., die die Präsenz des Bedieners im Fahrerstand überwachen. Solche Systeme sind allerdings äußerst komplex und kostenintensiv und bereits von daher nachteilig.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, speziell für kabinenlose selbstfahrende Baumaschinen, die sowohl stehend als auch sitzend von einem Bediener geführt werden, eine kostengünstige und effiziente Möglichkeit anzugeben, eine Aufnahme einer Fortbewegung der Baumaschine nur bei im Fahrerstand befindlichem Bediener zu gewährleisten.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt mit der kabinenlosen selbst fahrenden Baumaschine gemäß dem unabhängigen Anspruch. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung betrifft somit kabinenlose Baumaschinen. Als kabinenlos wird eine Baumaschine vorliegend dann angesehen, wenn sie keine geschlossene und insbesondere zu den Seiten und nach vorne und hinten verschließbare Umhausung aufweist. Eine kabinenlose Baumaschine kann allerdings durchaus ein Dach aufweisen, das den Fahrerstand nach oben hin abdeckt. Dass alleinige Vorhandensein eines Daches (allerdings ohne geschlossene Seitenwände) fällt somit ebenfalls unter den Begriff kabinenlos. Gleichermaßen können durchaus den Fahrstand zu den Seiten teilweise begrenzende Elemente vorhanden sein. Allerdings bilden diese in ihrer Gesamtheit keine geschlossenen, umlaufende Kabine.
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Die Erfindung betrifft ferner sogenannte selbstfahrende Baumaschinen. Selbstfahrende Baumaschinen sind all diejenigen Baumaschinen, die sich aus eigener Kraft fortbewegen können. Üblicherweise weisen selbstfahrende Baumaschinen entsprechend einen Antriebsmotor auf, der die für die Bewegung benötigte Antriebsenergie zur Verfügung stellt.
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Wesentliche Elemente einer gattungsgemäßen kabinenlosen selbstfahrenden Baumaschine sind ein Maschinenrahmen, ein Fahrerstand, eine Bedieneinheit, eine Steuereinheit und ein Freigabeschalter. Der grundsätzliche Aufbau dieser Elemente sowie deren erfindungsgemäßes Zusammenwirken zur Lösung der Aufgabe wird nachstehend näher erläutert.
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Bei dem Maschinenrahmen handelt es sich insbesondere um dasjenige Konstruktionselement der Baumaschine, das im Wesentlichen Tragfunktionen erfüllt. An dem Maschinenrahmen können beispielsweise entsprechende Fahrwerkskomponenten, Bearbeitungsgeräte, wie beispielsweise eine Fräswalze, der Antriebsmotor und der Fahrerstand gelagert sein. Konstruktionsbedingt gibt der Maschinenrahmen dabei häufig zumindest die wesentlichen Außenabmessungen der Baumaschine in der Horizontalebene vor. Es versteht sich von selbst, dass der Maschinenrahmen auch mehrgliedrig ausgebildet sein kann, beispielsweise mittels zweier über ein Knickgelenk verbundener Maschinenrahmenelemente. Auch diese Ausführungsformen eines Maschinenrahmens sind vorliegend mit umfasst.
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Die Bedienung der Baumaschinen, insbesondere die Fahrbedienung, erfolgt vom Fahrerstand. Dieser ist an beziehungsweise üblicherweise auf dem Maschinenrahmen angeordnet und weist die erforderlichen Bedienelemente, die zur Führung der jeweiligen Baumaschine benötigt werden, auf. Mit Fahrerstand wird somit allgemein derjenige Bereich der Baumaschine bezeichnet, von dem der Bediener die Baumaschine führen und bedienen soll. Der Fahrerstand weist dazu üblicherweise einen begehbaren Trittbereich auf, innerhalb dessen sich der Fahrer während der Führung der Maschine aufhält. Diejenigen Bereiche auf der Baumaschine, von denen aus eine Führung der Baumaschine nicht vorgesehen ist, gehören nicht zum Fahrerstand. Zu den Seiten und/oder in und entgegen der Fahrtrichtung weist der Fahrerstand häufig zumindest teilweise Seitenbegrenzungen, wie beispielsweise ein Geländer oder ähnliches, auf. Der Fahrerstand für eine erfindungsgemäße Baumaschine ist darüber hinaus vorzugsweise in der Weise ausgebildet, dass er die Bedienung der Baumaschinen sowohl in einer Sitzbedienposition als auch in einer Stehbedienposition ermöglicht. Bei dieser Ausführungsform ist entsprechend ein Fahrersitz vom Fahrerstand mit umfasst, in dem der Bediener während der Führung der Maschine in der Sitzbedienposition sitzt. Der Fahrerstand ist darüber hinaus gleichzeitig in der Weise ausgebildet, dass der Bediener die Maschine auch bei stehender Körperhaltung in der Stehbedienposition bequem führen kann. Eine stehende Bedienung ist beispielsweise dann besonders vorteilhaft, wenn der Maschinenführer besonders exakt und/oder in beengten Verhältnissen arbeiten muss. Um dem Maschinenführer diesen Wechsel der Bedienpositionen möglichst zu erleichtern, ist im Fahrerstand vorzugsweise wenigstens ein mitführbares Bedienelement, wie beispielsweise eine höhenverschwenkbare Armlehne und/oder Bedienkonsole, vorhanden, die dem zwischen der Sitzbedienposition und der Stehbedienposition wechselnden Maschinenführer folgt. Damit ist gewährleistet, dass der Bediener die entsprechenden Bedienelemente in beiden Positionen aus dem gleichen Winkel heraus bedienen kann.
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Grundsätzlich können eine Reihe von Bedienelementen im Fahrerstand angeordnet sein. Bei selbst fahrenden Baumaschinen ist allerdings zumindest eine Bedieneinheit zum Steuern der Fahrbewegung (Richtung und Geschwindigkeit) im Fahrerstand vorgesehen. Unter Einleiten der Fahrbewegung ist zunächst die Aufnahme der Fahrbewegung zu verstehen. Diese kann beispielsweise in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung erfolgen. Das Einleiten der Fahrbewegung erstreckt sich definitionsgemäß allerdings auch auf das weitere Steuern der Fahrbewegung, insbesondere im Hinblick auf die Fahrtrichtung, die Beschleunigung der Baumaschine und/oder die Lenkung der Baumaschine nach rechts oder links. Die Bedieneinheit ist mit anderen Worten in der Weise ausgebildet, dass der Bediener die für die Fahrtbewegung der Baumaschine wesentlichen Funktionen (Richtung, Geschwindigkeit und Dauer) über diese Bedieneinheit steuern kann.
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Ein weiteres wesentliches Element ist eine Steuereinheit, über die die Bedieneinheit sperrbar und entsperrbar ist. Üblicherweise ist die Bedieneinheit nur bei stehender Position der Baumaschine sperrbar. Sperrt die Steuereinheit die Bedieneinheit, haben über die Bedieneinheit eingegebene Steuerungsfunktionen, insbesondere auch bei laufendem Motor beziehungsweise betriebsbereiter Baumaschine, keine Wirkung. Wird bei durch die Steuereinheit gesperrter Bedieneinheit beispielsweise die Bedieneinheit auf „Vorwärtsbewegen” gestellt, bleibt die Baumaschine dennoch stehen. Um Fahrbewegungen über die Bedieneinheit einleiten zu können, muss diese von der Steuereinheit entsperrt sein. Bei entsperrter Bedieneinheit erlaubt die Steuereinheit somit die Weiterleitung der entsprechenden Steuerbefehle an den Antrieb, die Lenkung, etc. und die Baumaschine kann aus eigener Kraft bewegt werden. Die Steuereinheit ist in ihrer grundsätzlichen Funktion somit mit einer Tür vergleichbar, die im geöffneten entsperrten Zustand eine Weiterleitung der Steuerbefehle von der Bedieneinheit ermöglicht und im geschlossenen gesperrten Zustand eine Weiterleitung der Steuerbefehle von der Bedieneinheit unterbindet.
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Die Steuerung, ob die Bedieneinheit von der Steuereinheit gesperrt oder entsperrt ist, erfolgt im Wesentlichen über einen Freigabeschalter. Dieser steht mit der Steuereinheit in funktionsmäßiger Verbindung, beispielsweise Kabelverbindung. Die Steuereinheit ist nun in der Weise ausgebildet, dass sie die im gesperrten Zustand befindliche Bedieneinheit erst dann entsperrt, wenn der Freigabeschalter manuell betätigt wird beziehungsweise betätigt worden ist. Bedieneinheit, Steuereinheit und Freigabeschalter stehen somit in einer Funktionskaskade in der Weise in einem Verhältnis zueinander, dass eine Aufnahme einer Fahrbewegung nur bei entsperrter Bedieneinheit möglich ist, wobei die Entsperrung durch die Steuereinheit durch eine Betätigung des Freigabeschalters ausgelöst wird. Die Steuereinheit koordiniert somit über eine Betätigung des Freigabeschalters die Entsperrung der Bedieneinheit.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt nun darin, dass der Freigabeschalter nicht von außerhalb des Fahrerstandes erreichbar angeordnet ist. Der Bediener kann den Freigabeschalter somit nur dann bedienen, wenn er sich auch tatsächlich im Fahrerstand befindet, unabhängig davon, ob er in der Sitzbedienposition oder in der Stehbedienposition ist. Ganz besonders kann er den Freigabeschalter dagegen nicht betätigen, wenn er auf dem Boden neben der Maschine steht. ”Nicht erreichbar” bezieht sich dabei auf eine durchschnittlich große Person (beispielsweise gemäß Mikrozensus 2009 für Männer auf eine Person mit einer Körpergröße von 1,79 Meter), vorzugsweise aber auch auf Personen, deren Körpergröße 2 Meter und mehr beträgt. Nur vom Fahrerstand aus ist der Freigabeschalter somit erreichbar angeordnet und somit auch nur von dort aus betätigbar. Sobald sich der Bediener außerhalb des Fahrerstandes befindet, beispielsweise auf dem Boden neben der Baumaschine stehend, kann er den Freigabeschalter nicht mehr erreichen und somit im Ergebnis auch nicht eine Entsperrung der Bedieneinheit auslösen. Auf diese Weise gelingt es sehr einfach und effektiv, durch die spezielle Anordnung des Freigabeschalters im Fahrerstand zu gewährleisten, dass nur ein im Fahrerstand befindlicher Bediener die Baumaschine in Bewegung setzen und führen kann. Zusätzliche Sicherungsmaßnahmen, wie beispielsweise Schutzbügel oder eine Kabine, können auf diese Weise zur Erfüllung der Anforderung der DIN EN 500-1 und der weiteren diesbezüglich relevanten DIN EN-Normen (für Straßenfräsen beispielsweise die DIN EN 500-2) entfallen.
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Es versteht sich von selbst, dass grundsätzlich eine Vielzahl von konkreten Anordnungsmöglichkeiten zur Erfüllung der speziellen Positionierung des Freigabeschalters im Fahrerstand möglich sind. Dies hängt nicht zuletzt insbesondere auch von der jeweiligen Ausbildung der Fahrerstandes ab. Grundsätzlich kommen all diejenigen Positionierungen im Fahrerstand ganz besonders in Frage, die einerseits von außerhalb des Fahrerstandes nicht erreichbar sind und gleichzeitig eine bequeme Bedienung aus der Stehbedienposition und der Sitzbedienposition von innerhalb des Fahrerstandes ermöglichen. Im praktischen Einsatz der Erfindung hat sich gezeigt, dass der Bereich, in dem der Freigabeschalter in der vorstehend beschriebenen Weise angeordnet werden kann, insbesondere von den Größen „Maschinenrahmenhöhe”, ”Höhe der Anordnung des Freigabeschalters in Bezug auf den Aufstandsboden der Maschine” und „Abstand zu den Außenseiten des Maschinenrahmens im Fahrerstand” abhängt. Allgemein wird eine ausschließlich vom Fahrerstand aus erreichbare Anordnung des Freigabeschalters dann erhalten, wenn der Freigabeschalter bei einer Anordnung in einer Höhe von größer 1 m wenigstens 1,5 m, bei einer Anordnung in einer Höhe von größer 1,5 m wenigstens 1 m, insbesondere wenigstens 1,5 m, und bei einer Anordnung in einer Höhe von größer 2 m wenigstens 0,5 m, insbesondere wenigstens 0,7 m, in der Horizontalebene zu den Außenseiten des Maschinenrahmens in den Fahrerstand hineinverlagert ist. Grundsätzlich ist es ferner vorteilhaft, je höher der Maschinenrahmen beziehungsweise je höher die Oberkante des Maschinenrahmens ist (ebenfalls in Bezug auf den Aufstandsboden der Maschine). Diese liegt bevorzugt in einer Höhe größer 1 m. Die Maschinenrahmenhöhe bestimmt sich dabei bei einer auf einer horizontalen Ebene positionierten Baumaschine in Vertikalrichtung und bezieht sich auf den Vertikalabstand der oberen Kante des Maschinenrahmens beim Fahrerstand zum Boden, auf dem die Baumaschine aufsteht. Für den Fall, dass der Fahrerstand mit Seitenbegrenzungen, etc., ausgestattet ist, bestimmt sich der relevante Vertikalabstand insbesondere aus dem Abstand der Bodenkante des Fahrerstandes beziehungsweise der sich anschließenden Seitenbegrenzung, sofern diese in der Fläche geschlossen ausgebildet ist. Das Ausmaß, wie weit der Freigabeschalter in Bezug auf die Außenseiten des Maschinenrahmens in den Fahrerstand hineinverlagert ist, ergibt sich aus dem Abstand zwischen dem Freigabeschalter und dem Maschinenrahmen beziehungsweise dem Außenrand des Fahrerstandes in einer horizontalen Ebene. Ob der Freigabeschalter von außerhalb des Fahrstandes erreichbar ist oder nicht hängt naturgemäß im Wesentlichen auch von der individuellen Körpergröße des jeweiligen Bedieners ab. Mit den vorstehend angegebenen Größenverhältnissen ist allerdings gewährleistet, dass auch sehr große Bediener nicht von außerhalb des Fahrerstandes den Freigabeschalter betätigen können.
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Die mit einer Betätigung des Freigabeschalters erreichte Entsperrung der Bedieneinheit ist idealerweise zeitlich begrenzt, um die tatsächliche Präsenz des Bedieners im Fahrerstand auch nach einer anfänglichen Betätigung des Freigabeschalters zu gewährleisten. Gleichzeitig wird der Bedienungskomfort der Baumaschine erheblich gesteigert, wenn der Bediener den Freigabeschalter und die Bedienfunktionen zur Aufnahme des Fahrbetriebes der Baumaschine nicht zwingend gleichzeitig betätigen muss beziehungsweise den Freigabeschalter betätigt halten muss. Die Steuereinheit weist dazu bevorzugt eine Zeitsteuerung auf, die in der Weise ausgebildet ist, dass sie nach einer Betätigung des Freigabeschalters ein Freigabeintervall startet, innerhalb dessen eine anfängliche Fahrbewegung über die Bedieneinheit einleitbar ist. Der Grundgedanke dieser bevorzugten Ausführungsform liegt einerseits darin, dass die Betätigung des Freigabeschalters ein Zeitfenster öffnet, innerhalb dessen die Bedieneinheit von der Steuereinheit entsperrt ist. Dieses Zeitfenster wird auch als Freigabeintervall bezeichnet. Nimmt der Bediener innerhalb dieses Freigabeintervalls die Steuerung der Baumaschine über die Bedieneinheit nicht auf, sperrt die Steuereinheit die Bedieneinheit wieder automatisch. Andererseits berücksichtigt die Steuereinheit bei dieser Ausführungsform zusätzlich den Zeitpunkt der anfänglichen Einleitung einer Fahrbewegung über die Bedieneinheit. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Zeitsteuerung speziell ein Zeitfenster vorgibt, innerhalb dessen mit der Einleitung einer Fahrbewegung über die Bedieneinheit begonnen werden kann. Wird die Fahrbewegung über die Dauer des Freigabeintervalls hinweg fortgesetzt, hält die Steuereinheit die Entsperrung der Bedieneinheit aufrecht. Damit ist es für den Bediener nicht erforderlich, bei fahrender Maschine stets nach Ablauf des Freigabeintervalls den Freigabeschalter erneut zu betätigen. Dies ermöglicht insgesamt einen gleichmäßigen Arbeitsprozess.
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Die Länge des Freigabeintervalls kann grundsätzlich über einen breiten Bereich hinweg variieren. Dabei spielen insbesondere auch Faktoren wie die Größe der Maschine, die Erreichbarkeit des Fahrerstandes, etc., eine wesentliche Rolle. Es hat sich allerdings gezeigt, dass Freigabeintervalle im Bereich von 1 Sek. bis 120 Sek. und insbesondere 5 Sek. bis 90 Sek. einen besonders guten Kompromiss zwischen Betriebssicherheit und Bedienungskomfort darstellen.
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Die Ausbildung der Bedieneinheit kann mannigfaltig variiert werden. Bevorzugt ist diese in der Weise ausgebildet, dass sie zumindest die Fahrbefehle „Vorwärts” (löst eine Vorwärtsbewegung der Baumaschine aus), „Rückwärts” (löst eine Rückwärtsbewegung der Baumaschine aus) und „Stopp” (löst ein Anhalten aus und erlaubt den Leerlaufbetrieb) umfasst. Konkret kann dies beispielsweise über ein an der Bedieneinheit vorhandenen Stellhebel und/oder eine Joysticksteuerung erfolgen, der zwischen diesen Stellungen verstellbar ausgebildet ist. Im praktischen Einsatz der Baumaschine treten allerdings regelmäßig Situationen auf, bei denen häufig zwischen den verschiedenen Stellungen „Vorwärts”, „Rückwärts” und „Stopp” gewechselt wird. Dies ist beispielsweise beim Rangierbetrieb der Baumaschine der Fall. Zur Vereinfachung der Handhabung der Baumaschine ist die Steuereinheit nun erfindungsgemäß bevorzugt in der Weise ausgebildet, dass eine Rückstellung der Bedieneinheit von der „Vorwärts”- oder der „Rückwärts”-Stellung in die Stoppstellung nicht sofort sondern zeitverzögert eine Sperrung der Bedieneinheit auslöst. Diese Ausführungsform ermöglicht es somit zunächst, dass der Bediener innerhalb des Intervalls der Zeitverzögerung zwischen den verschiedenen Fahrbefehlen der Bedieneinheit wechseln kann, ohne dass beim Durchlaufen der „Stopp”-Stellung jeweils eine Sperrung der Bedieneinheit durch die Steuereinheit ausgelöst wird. Gleichzeitig ist aber auch sichergestellt, dass die Sperrung der Bedieneinheit durch die Steuereinheit dann ausgelöst wird, wenn über den Zeitraum der Zeitverzögerung hinweg keine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung der Baumaschine eingeleitet wird bzw. die Bedieneinheit über das Verzögerungsintervall hinaus in der „Stopp”-Stellung ist. Verlässt der Bediener somit übergangsweise den Fahrerstand, schaltet die Steuereinheit nach Ablauf des Zeitverzögerungsintervalls die Bedieneinheit wieder in den gesperrten Zustand, sodass dann auch keine Bedienung der Baumaschine von außerhalb des Fahrerstandes mehr möglich ist, solange der Freigabeschalter nicht erneut betätigt wird.
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Es versteht sich von selbst, dass die konkrete Länge dieser Zeitverzögerung gezielt auf die jeweiligen Gegebenheiten der Baumaschine abgestimmt werden kann. Dabei haben sich Zeitverzögerungen in einem Bereich von 1 bis 120 Sekunden, insbesondere 5 bis 90 Sekunden, als besonders vorteilhaft herausgestellt.
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Über die vorstehend beschriebene Ausbildung der Bedieneinheit hinaus sind selbstverständlich weitere Weiterbildungen möglich. Als besonders praktisch hat sich dazu beispielsweise die Aufsplittung der „Stopp”-Stellung in eine „Neutral”-Stellung und eine „Park”-Stellung herausgestellt. In beiden Stellungen stoppt die Baumaschine. In der „Neutral”-Stellung ist die Baumaschine allerdings in einem Leerlaufbetrieb und kann von da ausgehend in Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt gebracht werden. Alternativ kann die Bedieneinheit ausgehend von der ”Neutral”-Stellung in eine „Park”-Stellung gestellt werden, die beispielsweise mit der Aktivierung einer Parkbremse und/oder einer Motorstoppfunktion einhergeht.
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Die konstruktiven Anforderungen, die an den Freigabeschalter gestellt werden, liegen im Wesentlichen darin, dass dieser einfach und zuverlässig, insbesondere manuell, bedienbar ausgebildet sein soll. Konkret hat sich hierbei der Einsatz eines Drehschalters oder eines Drucktasters als vorteilhaft erwiesen. Den bevorzugt eingesetzten Freigabeschaltern ist gemein, dass sich diese nach ihrer Betätigung automatisch wieder in ihre Ausgangspositionen rückverstellen und somit ohne weiteren manuellen Einsatz zur erneuten Betätigung zur Verfügung stehen.
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Auch die konkrete Positionierung des Freigabeschalters im Fahrerstand ist unter Berücksichtigung der vorstehenden zwingenden Anforderung der alleinigen Erreichbarkeit von innerhalb des Fahrerstandes in einem breiten Spektrum variabel. Allgemein ist beispielsweise die integration des Freigabeschalters in eine zentral am Fahrerstand angeordnete Bedientafel vorteilhaft. Dem Bediener kann damit einerseits ein zusammenhängendes Bedientableau zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus bietet die zentrale Anordnung am Fahrerstand den Vorteil, dass zu allen hinsichtlich der Erreichbarkeit relevanten Seiten des Fahrerstandes eine maximale Beabstandung erreicht wird und der Bediener gleichzeitig in seiner Bewegungsfreiheit innerhalb des Fahrerstandes besonders flexibel ist.
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Um den Bediener der Baumaschine von einer kontinuierlichen Beobachtung der Sperrung oder Entsperrung der Bedieneinheit durch die Steuereinheit zu entlasten, sind vorzugsweise optische und/oder akustische Mittel vorhanden, die eine Sperrung der Bedieneinheit signalisieren. Bei den optischen Mitteln handelt es sich insbesondere um eine Signallampe, speziell eine Signal-LED. Diese können ferner in der Weise ausgebildet sein, dass sie bereits kurz vor der Sperrung Signale abgeben, um den Bediener auf die aufkommende Sperrung aufmerksam zu machen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand des in den Figuren angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1a Prinzipskizze einer Straßenfräse in Draufsicht;
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1b perspektivische Schrägansicht auf den Bereich des Bedienarbeitsplatzes einer Straßenfräse gemäß 1a;
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2 Schematische Ansicht einer Bedieneinheit;
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3A Ablaufdiagramm zur Entsperrung der Bedieneinheit; und
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3B Ablaufdiagramm zur zeitverzögerten Sperrung der Bedieneinheit.
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Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Als Beispiel für eine kabinenlose selbstfahrende Baumaschine ist in 1a die Draufsicht auf eine Straßenfräse 1 angegeben und in 1b eine perspektivische Schrägansicht auf den hinteren Teilbereich 1' der Straßenfräse 1 (dieser Bereich 1' ist in 1a mit einer strichgepunkteten Linie angegeben). Wesentliche Elemente der Straßenfräse 1 sind ein Maschinenrahmen 2, eine am Maschinenrahmen 2 angeordnete Arbeitseinrichtung 3 (vorliegend eine Fräswalze; in 1b aus dem Fräswalzenkasten 3' heraus genommen) und ein bezogen auf die Vorwärtsrichtung a im hinteren Teil des Maschinenrahmens 2 angeordneter Fahrerstand 4, dessen Abmessungen in der Draufsicht gemäß 1a gepunktet angegeben sind. Im Bereich des Fahrerstandes 4 ist ein Bedienarbeitsplatz 5 vorhanden, der um die Schwenkachse 6 in Pfeilrichtung b in der horizontalen XY-Ebene verschwenkbar und entlang Pfeilrichtung c innerhalb des Fahrerstandes 4 seitlich verschiebbar (in Y-Richtung) ausgebildet ist. Innerhalb des Fahrerstandes 4 kann sich ein Maschinenführer im Betrieb der Straßenfräse bewegen und die Maschine von diesen Positionen aus bedienen. Eine Bedienung ist darüber hinaus in innerhalb des Fahrerstandes 4 stehender oder auf dem Bedienarbeitsplatz 5 sitzender Position möglich.
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Die Straßenfräse 1 weist ferner zwei vordere Stützräder 7 und zwei hintere Stützräder 8 und 9 auf, die jeweils über einen entsprechenden Hydraulikmotor angetrieben sind und den Maschinenrahmen 2 tragen. Alternativ sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen nur ein vorderes Stützrad vorne ist und/oder die Raupengondeln statt Stützrädern aufweisen. Die als zylinderförmige Frästrommel ausgebildete Arbeitseinrichtung 3 schließt auf der einen Seite (in 1 auf der rechten Seite) nahezu bündig mit dem Maschinenrahmen 2 ab. Diese Seite der Straßenfräse 1 wird auch als Nullseite bezeichnet. Die Arbeitseinrichtung 3 dient beispielsweise zum Abtragen von Straßendecken aus Beton, Asphalt oder dergleichen, und wird dazu auf die zu bearbeitende Oberfläche abgesenkt, in Rotation versetzt und in Pfeilrichtung a über die Straßendecke hinwegbewegt. Das auf der Nullseite befindliche hintere Stützrad 9 ist ferner schwenkbar ausgebildet und kann von einer über den Maschinenrahmen vorstehenden Ausschwenkposition 9a in die nahezu bündig mit dem Maschinenrahmen abschließende Einschwenkposition 9b eingeschränkt werden. Das hintere Stützrad 9 ist dazu über ein geeignetes Schwenkgetriebe (in 1a nicht dargestellt) am Maschinenrahmen 2 abgelenkt.
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Im Fahrerstand 4 aus 1a sind eine teilweise in den 1b und 2 weiter veranschaulichte Bedieneinheit 10, eine Steuereinheit 11 und ein Freigabeschalter 12 angeordnet. Die Anordnung des Freigabeschalters 12 erfolgt konkret in der Weise, dass er ausschließlich von einem Bediener, der sich innerhalb des Fahrerstandes 4 aus 1 aufhält, erreichbar ist. Befindet sich der Bediener außerhalb des Fahrstandes 4, beispielsweise auf dem Untergrund neben oder hinter der Straßenfräse 1, kann er den Freigabeschalter 12 nicht erreichen. Der Freigabeschalter 12 ist in einer Höhe ΔH1 (entspricht dem Vertikalabstand zum Boden) angeordnet und in der Horizontalebene (XY-Ebene) zu den Seiten mit den Abständen ΔA1 und ΔA2 zur Oberkante des Maschinenrahmens 2 beabstandet. Die Oberkante des Maschinenrahmens 2 liegt in einer Höhe ΔH2.
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Zunächst soll die grundsätzliche Funktionsweise der Bedieneinheit 10 weiter erläutert werden. Die Bedieneinheit 10 umfasst einen nicht näher dargestellten Steuergriff, dessen verschiedene Steuerstellungen die Neutral-Stellung 13, die Park-Stellung 14, die Vorwärts-Stellung 15 und die Rückwärts-Stellung 16 sind. Zwischen diesen Stellung ist der Steuerhebel entlang der in 2 angegebenen Verbindungslinien 20 bewegbar. In der Neutral-Stellung beziehungsweise Stopp-Stellung 13 steht die Straßenfräse 1 still. Wird der Steuerhebel von da ausgehend in die Park-Stellung 14 bewegt, wird zusätzlich eine Bremsfunktion aktiviert. Ist der Stellhebel in der Vorwärts-Stellung 15, bewegt sich die Straßenfräse 1 in Arbeitsrichtung a. Ist der Stellhebel dagegen in der Rückwärts-Stellung 16, fährt die Maschine entgegen der Arbeitsrichtung a rückwärts. Die schwarzen Linien zwischen den Stellungen 13 bis 16 geben den Bewegungsweg des Stellhebels zwischen den verschiedenen Stellungen wieder.
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Ein wesentliches Element des Bediensystems der Straßenfräse 1 ist die Steuereinheit 11, die funktional zwischen dem Freigabeschalter 12 und dem Bedienelement 10 angeordnet ist. Die Steuereinheit 11 ist in der Weise ausgebildet, dass sie das Bedienelement 10 sperren und entsperren kann. Sperrt die Steuereinheit 11 die Bedieneinheit 10, haben Bedieneingaben über den Steuerhebel keine Auswirkungen. Im durch die Steuereinheit 11 gesperrten Zustand der Bedieneinheit 10 steht die Straßenfräse 1 stets still. Um eine Fahrbewegung der Straßenfräse 1 aus dem Stillstand heraus über das Bedienelement 10 einleiten zu können, ist es erforderlich, dass die Steuereinheit 11 die Bedieneinheit 10 entsperrt. Dies geschieht durch eine Betätigung des Freigabeschalters 12, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel konkret durch ein Eindrücken des Druckschalters erfolgt. Mit einer Betätigung des Freigabeschalters 12 öffnet die Steuereinheit 11 ein Zeitfenster, innerhalb dessen sie die Bedieneinheit 10 entsperrt und ein Fahrbetrieb der Straßenfräse 1 aufgenommen werden kann. Läuft dieses Zeitfenster ab, ohne dass der Bediener den Steuerhebel in Richtung Vorwärts-Stellung 15 oder Rückwärts-Stellung 16 bewegt, wird die Bedieneinheit 10 automatisch wieder von der Steuereinheit 11 gesperrt. Zur Aufnahme des Fahrbetriebs ist es dann erforderlich, dass der Freigabeschalter 12 erneut betätigt wird und die Steuereinheit 11 dadurch ein neues Zeitfenster, innerhalb dessen die Bedieneinheit 10 entsperrt ist, öffnet.
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Leitet der Bediener dagegen innerhalb des Zeitfensters der Entsperrung der Bedieneinheit 10 eine Fahrbewegung der Straßenfräse 1 ein, hält die Steuereinheit 11 die Entsperrung der Bedieneinheit 10 kontinuierlich offen, zumindest solange die Straßenfräse 1 bewegt wird. Die Steuereinheit 11 ist für den Fall, dass eine Fahrbewegung der Straßenfräse 1 gestoppt wird, in der Weise ausgebildet, dass die sich an das Anhalten der Straßenfräse 1 anschließende Sperrung der Bedieneinheit 10 zeitverzögert, d. h. erst nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls, von der Steuereinheit 11 eingeleitet wird. Bei einem Stopp aus einer Fahrbewegung heraus sperrt die Steuereinheit 11 die Bedieneinheit 10 somit nicht unmittelbar, sondern erst nach einem vorher festgelegten Zeitraum. Damit ist beispielsweise ein Rangieren der Straßenfräse 1 mit mehreren aufeinanderfolgenden Fahrtrichtungswechseln möglich, ohne dass der Bediener jedes Mal erneut den Freigabeschalter 12 zur Entsperrung der Bedieneinheit 10 betätigen muss.
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Die 3A und 3B veranschaulichen die Wirkweise der Zeitsteuerung der Steuereinheit 11 in Bezug auf die Sperrung und Entsperrung der Bedieneinheit 10. 3A betrifft dabei den Ablauf, der nach einer Betätigung des Freigabeschalters 12 in Bezug auf die Bedieneinheit 10, die Steuereinheit 11 und den Freigabeschalter 12 vorgesehen ist. 3B verdeutlicht die Wirkung der Zeitverzögerung bis einem Stopp der Straßenfräse, ebenfalls in Bezug auf das Zusammenspiel der Bedieneinheit 10, der Steuereinheit 11 und des Freigabeschalters 12.
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Die Darstellung in 3A geht von der im Stillstand befindlichen Straßenfräse 1 aus. Die Steuereinheit 11 sperrt zunächst die Bedieneinheit 10, sodass eine Eingabe über die Bedieneinheit 10, beispielsweise zum Zeitpunkt t1 (durch den Pfeil P1 in 3A veranschaulicht) keine Auswirkung hat bzw. die Straßenfräse 1 nicht in Bewegung setzt. Dazu ist vielmehr zunächst eine Betätigung des Freigabeschalters 12 erforderlich, die in 3A zum Zeitpunkt t2 erfolgt (angegeben durch den Pfeil P2). Die Betätigung des Freigabeschalters 12 wird an die Steuereinheit 11 weitergeleitet und diese entsperrt daraufhin die Bedieneinheit 10 für ein Freigabeintervall 18 der Länge Δtx. Erfolgt nun die Einleitung einer Fahrbewegung der Straßenfräse 1 über die Bedieneinheit 10 innerhalb dieses Zeitintervalls 18 (wie es beispielsweise durch den Pfeil P3 angegeben ist), nimmt die Straßenfräse 1 eine Fahrbewegung auf. Verstreicht das Freigabeintervall 18 dagegen ohne die Eingabe eines Fahrbefehls innerhalb des Zeitraums Δtx, hebt die Steuereinheit 11 die Entsperrung der Bedieneinheit 10 automatisch wieder auf. Eine außerhalb dieses Freigabeintervalls 18 liegende erste Aufnahme der Bewegung der Straßenfräse hat somit keinerlei Auswirkungen, wie es beispielsweise zum Zeitpunkt t4 (gemäß Pfeil P4) der Fall ist. Das Freigabeintervall 18 ist dabei insbesondere in der Weise bemessen, dass einerseits eine komfortable Bedienung der Straßenfräse 1 möglich ist. Andererseits soll vorzugsweise auch gleichzeitig gewährleistet sein, dass der Bediener innerhalb des Freigabeintervalls 18 nicht den Fahrerstand verlassen und von außerhalb des Fahrerstandes Bedienbefehle über die Bedieneinheit 10 eingeben kann.
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3B veranschaulicht die Wirkweise der Steuereinheit 11 in Bezug auf ein Anhalten bzw. Stoppen der Maschine aus einer Fahrbewegung heraus. Die in 3B angegebenen Abläufe treten somit beispielsweise dann ein, wenn die Straßenfräse 1 innerhalb des Freigabeintervalls 18 in Bewegung gesetzt worden ist, wie es beispielsweise in 3A mit dem Pfeil P3 angegeben ist. Der Zeitpunkt t5 gibt in 3B den Moment an, in dem der Bediener die Bedieneinheit 10 beispielsweise in die Neutral-Stellung stellt. Die bis dahin bestehende Entsperrung der Bedieneinheit 10 durch die Steuereinheit 11 wird von der Steuereinheit 11 von diesem Zeitpunkt an noch für das Verzögerungsintervall 19 mit der Länge Δty bis zum Zeitpunkt t6 aufrechterhalten. Schaltet der Bediener somit innerhalb des Verzögerungsintervalls 19 die Bedieneinheit wieder in die Vorwärts- oder Rückwärts-Stellung, kann die Führung der Maschine ohne erneute Betätigung des Freigabeschalters 12 fortgesetzt werden. Dies ist beispielsweise in 3B durch den Pfeil P7 zum Zeitpunkt t7, der noch innerhalb des Verzögerungsintervalls 19 liegt, veranschaulicht. Läuft das Verzögerungsintervall 19 dagegen ohne erneute Bewegungsaufnahme der Straßenfräse ab, hebt die Steuereinheit 11 die Entsperrung der Bedieneinheit 10 selbsttätig auf bzw. sperrt diese wieder. Erfolgt die Einleitung eines Fahrbefehls in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung über die Bedieneinheit 10 nach dem Zeitpunkt t6, hat dieser Steuerbefehl somit keine Auswirkung. Dieser Fall ist in 3B beispielsweise zum Zeitpunkt t8 mit dem Pfeil P8 angegeben. Um die Baumaschine wieder in Bewegung setzen zu können, ist es daher in diesem Fall erforderlich, dass der Bediener durch eine erneute Betätigung des Freigabeschalters 12 die Sperrung der Bedieneinheit 10 aufhebt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm DIN EN 500-1 [0002]
- DIN EN 500-2 [0002]
- DIN EN 500-1 [0015]
- DIN EN 500-2 [0015]
