EP2558645B1 - Verfahren zum betrieb einer bodenfräsmaschine mit höhenverstellbarer fräswalze - Google Patents

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EP2558645B1
EP2558645B1 EP11715445.0A EP11715445A EP2558645B1 EP 2558645 B1 EP2558645 B1 EP 2558645B1 EP 11715445 A EP11715445 A EP 11715445A EP 2558645 B1 EP2558645 B1 EP 2558645B1
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EP
European Patent Office
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milling drum
milling
speed
lowering
loop
Prior art date
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Steffen Wachsmann
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Bomag GmbH and Co OHG
Original Assignee
Bomag GmbH and Co OHG
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/06—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road
    • E01C23/08—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for roughening or patterning; for removing the surface down to a predetermined depth high spots or material bonded to the surface, e.g. markings; for maintaining earth roads, clay courts or like surfaces by means of surface working tools, e.g. scarifiers, levelling blades
    • E01C23/085—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for roughening or patterning; for removing the surface down to a predetermined depth high spots or material bonded to the surface, e.g. markings; for maintaining earth roads, clay courts or like surfaces by means of surface working tools, e.g. scarifiers, levelling blades using power-driven tools, e.g. vibratory tools
    • E01C23/088—Rotary tools, e.g. milling drums
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/06—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road
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    • E01C23/127—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for taking-up, tearing-up, or full-depth breaking-up paving, e.g. sett extractor with power-driven tools, e.g. oscillated hammer apparatus rotary, e.g. rotary hammers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a ground milling machine having at least one height-adjustable milling drum.
  • the invention further relates to a control device for carrying out this method, as well as a ground milling machine.
  • Ground milling machines with height-adjustable milling drums or milling rotors are known from the prior art, wherein the depth of cut in the soil material to be processed (for example a road surface slab) can be changed or adapted to the situation, for example with regard to unevenness, via the height adjustment.
  • the height adjustment of a milling drum is accomplished by one or more actuators.
  • the prior art is on the DE 25 40 047 A1 and the DE 10 2006 020 293 A1 directed.
  • the problem with the operation of a ground milling machine with a height-adjustable milling drum is in particular the lowering of the milling drum in order to immerse the milling drum in the soil material (eg an asphalt bed) or to increase the milling depth of the milling drum already in engagement with the soil material.
  • the drive motor of the ground milling machine can be claimed beyond its performance limit, resulting in engine stall or worse still to damage.
  • the cutting tools on the milling drum can be damaged.
  • An object of the invention is to provide measures to avoid or reduce the problems associated with the prior art.
  • This ground milling machine is a construction machine with a control station (large milling machine) or a hand-held construction machine (small milling machine).
  • a ground milling machine is in particular a road milling machine or a trench cutter.
  • the method according to the invention for operating a ground milling machine which has at least one height-adjustable milling drum, provides that the milling drum executes an automatically controlled and / or controlled wobbling movement during lowering during operation.
  • the milling drum is not rigidly rigid or rigidly lowered horizontally, but that the downward movement is a rocking motion of the Fräswalzenachse superimposed, resulting in a rocking or staggering lowering movement.
  • the increase of the braking torque acting on the milling drum during lowering with a superimposed wobbling motion is smaller.
  • the chisel and milling chisel holder are spared. It is preferably provided that the wobbling movement is guided so that a maximum of only 50% of the cutting tools are on an engagement line in engagement with the soil material. This allows a faster immersion of the milling rotor in, in particular hard, soil material.
  • a control is understood that the tumbling movement of the milling drum is carried out in a predetermined manner.
  • a regulation is understood as an automated process in which the tumbling movement is changed in a control loop and adapted to the situation required.
  • the tumbling movement is a 3-dimensional (spatial) Storkelrison the Fräswalzenachse.
  • a 3-dimensional Storkelrison is understood in particular that at least one end and preferably both ends of the Fräswalzenachse perform a rolling motion. This will be related to the following FIG. 3 explained in more detail.
  • the three-dimensional Torkelrison succeeds, for example, concretely by the simultaneous down or start up of the rotor in the vertical direction and the forward or reverse drive of the machine.
  • the tumbling motion is a 2-dimensional tilting movement of the milling drum axis.
  • Such a 2-dimensional tilting movement of the milling drum axis can, for. B. be accomplished by an automated alternating actuation of the axially opposite actuators for height adjustment of the milling drum, resulting in an alternating oscillating movement of the Fräswalzenachse when lowering.
  • the actuators are actuated separately.
  • the tilting angle of the milling drum axis which is set and / or the tilting frequency is controlled and / or regulated.
  • the relevant actuation of the actuators is preferably carried out by a control device.
  • the method according to the invention has many advantages. Due to the method according to the invention it comes z. B. in milling to less interference, whereby the ease of use increases and the reliability of the Bodenfräsmaschine is improved. In addition, the chisel and Fräsm facedelhalter be spared on the milling drum, whereby the service life can be extended.
  • the drive motor of a ground milling machine provides both the drive energy required for driving the ground milling machine and the drive energy required for the rotary drive of the milling drum. Furthermore, the drive motor also provides the drive power for ancillaries such. B. for the actuators for height adjustment of the milling drum, ready.
  • the drive motor is typically a diesel engine that originally has high torque. However, if the milling drum is lowered too fast, the drive motor can be "strangled". Particularly affected are z. B. Small milling. Furthermore, components of the powertrain can be damaged.
  • a preferred development of the method according to the invention therefore provides that when lowering the milling drum, the instantaneous speed or power of the drive motor of the ground milling machine is detected and that the lowering of the milling drum is automatically reduced when the current speed or power reaches or falls below a critical level.
  • lowering speed over the Absenkweg lowering distance
  • the lowering speed of the milling drum is automatically increased again when the current speed or power of the drive motor again exceeds the critical level.
  • z. B. By automatically lowering the lowering speed, at least the increase of the braking torque acting on the milling drum, which is generated by the engagement of the milling cutter arranged in the milling drum in the soil material is reduced, so that the drive motor is not abruptly loaded to its performance limit or beyond ,
  • the reduction in the lowering speed is controlled in this case, z. B. by a predetermined amount (eg. By a defined percentage).
  • a regulation of the lowering speed is possible, as below explained in more detail.
  • a corresponding thereto operating parameters such. B. the instantaneous speed of the milling drum (especially at a rigid gear ratio), detected and compared to a defined critical level.
  • z. B. in hydraulically driven milling drums and the oil pressure and / or the pump volume can be used.
  • a control of the lowering speed can be provided that the current speed or power of the drive motor of the Bodenfräsmaschine is detected when lowering the milling drum and that the lowering of the milling drum as a function of this detected speed or power automatically in a control process by means of a Control loop regulated and thereby changed.
  • a maximum possible lowering speed of the milling drum can be realized in an advantageous manner at each operating time.
  • Controlling the lowering speed is understood to mean an automated process in which a situation-required change in the lowering speed takes place via the lowering path in a control loop.
  • control of the lowering speed is understood to mean an automated process in which, if necessary, the lowering speed is defined above the lowering distance, ie. H. done in a predetermined manner.
  • a milling drum is lowered without particular attention to the lowering speed and, in particular, without control and / or regulating operations associated with the lowering speed.
  • the lowering can be controlled and / or regulated separately or jointly. If several actuators are provided for the height adjustment of a milling drum, then the lowering speed can preferably be controlled and / or regulated for each individual actuator (in a separate or in a common control loop). Despite the wobbling movement, it is thus possible to control and / or regulate the lowering speed of the milling drum. It is also possible, via the separate control of the actuators and the respective control and / or regulation of Absenk fieen realize a tumbling motion of the milling drum to. The control and / or regulation of the lowering speed can in this case z. B. be accomplished via a separate adjustment of the hydraulic pressure in the actuators and / or the flow rate (a hydraulic oil or the like) to the respective actuators.
  • control process takes place only as long as the instantaneous speed or power of the drive motor reaches or falls below a critical level and that the control process is automatically (re) terminated when the current speed or power of the drive motor again exceeds the critical level.
  • the lowering speed of the milling drum is regulated and / or controlled as a function of the instantaneous driving speed of the ground milling machine. This makes it possible to take into account that the driving speed of the ground milling machine also has an influence on the braking torque acting on the milling drum.
  • the current speed of the ground milling machine is controlled and / or controlled in dependence on the current lowering speed of the milling drum and thus changed. This can be done alternatively and / or in addition to other control and / or control operations.
  • the idea here is to find when lowering the milling drum for the Bodenfräsmaschine an operating point at which the power provided by the drive motor to the individual consumers (drive, rotary drive, actuator) is best distributed without the drive motor is claimed beyond its optimal power point ,
  • Fig. 1 shows a milling drum 10 in a schematic side view.
  • the milling drum 10 is arranged height-adjustable via two actuators 20a / 20b on a ground milling machine, not shown.
  • the actuators 20a / 20b are located at the axial ends of the milling drum 10, as in the front view of Fig. 2 shown.
  • On the milling drum 10 a plurality of not shown in detail milling bits are arranged, which upon rotation of the milling drum 10 in the specified direction of rotation R (optionally also in the opposite direction of rotation) loosen and remove a soil material S with a defined height H (cutting depth).
  • the milling depth H can be changed by means of the height adjustment by means of the actuators 20a / 20b, which are in particular hydraulically actuated actuators (so-called lifting columns), in the milling operation. Furthermore, the rotary milling drum 10 can be lowered into the soil material S via the actuators 20a / 20b at the beginning of the milling operation. The lowering movement is indicated by the arrow A.
  • the drive motor of the ground milling machine can be overloaded.
  • the milling drum 10 performs an automatically controlled and / or controlled tumbling motion during lowering A during operation. This will be related to the following Fig. 2 explained in more detail.
  • Fig. 2 schematically shows the lowering of the milling drum 10 with a 2-dimensional wobbling (tilting) T, the increase of the force acting on the milling drum 10 braking torque less than the straight or horizontal lowering of the milling drum 10 fails.
  • the rocking wobble T is generated by initially only the left actuator 20a is actuated, whereupon the left axle bearing of the milling drum 10 is lowered by the Absenkbetrag x down, causing an inclination of the Fräswalzenachse L of the milling drum 10 by the angle d. Subsequently, only the right actuator 20b is actuated, whereupon the right axle bearing of the milling drum 10 is lowered by the same or a higher lowering amount y down.
  • Fig. 3 schematically shows a 3-dimensional wobbling (Torkelrison) T ', in which the axis ends of the Fräswalzenachse L of the milling drum 10 describe a rolling motion on a circular path (possibly also on another trajectory) and so a staggering wobble T' of the milling drum 10 is brought about.
  • the actuators 20a and 20b are designed to perform such a spatial wobbling movement T 'accordingly. It can be provided that only one of the Actuators 20a or 20b for performing such a 3-dimensional wobbling movement T 'is formed.
  • Fig. 4 schematically shows a control loop for controlling the lowering speed of the milling drum 10.
  • the control circuit is activated only when lowering the milling drum 10 and separately controls the two actuators 20a and 20b.
  • Box I represents a momentary, d. H. at a certain time of operation, acting on the milling drum 10 braking torque, which is caused by the engagement of the milling drum 10 arranged on the milling cutter in the soil material S.
  • the montane braking torque depends on the soil material S or the soil condition (strength, composition, porosity, etc.).
  • the instantaneous braking torque is also dependent on the current speed of the milling drum 10, the depth of cut H and the current ground speed of the ground milling machine (no exhaustive list).
  • the detected instantaneous speed D is compared for the purpose of monitoring with a predetermined critical speed K (box III). If the detected instantaneous rotational speed D reaches or falls below the critical rotational speed K, a control process is started in which the lowering speed of the milling drum 10 realized by the actuators 20a and 20b is reduced (box IV) until the detected instantaneous rotational speed D of the Drive motor exceeds the critical speed K again. Reducing the lowering speed can, for. B. caused by appropriate control of the control valves for the actuators 20a and 20b (change the hydraulic pressure in the actuators and / or the flow to the actuators concerned), the lowering speed are also reduced to the value 0 (stop the lowering movement) can. It is also conceivable to slightly raise the milling drum 10 in the opposite direction (-A). Preferably, a PID controller (box III) is used for control.
  • control circuit z. B. also detects the pressure level of the hydraulic drive of the milling drum 10 and are set for the purpose of monitoring and / or control a critical pressure level against.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Bodenfräsmaschine, die wenigstens eine höhenverstellbare Fräswalze aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, sowie auch eine Bodenfräsmaschine.
  • Aus dem Stand der Technik sind Bodenfräsmaschinen mit höhenverstellbaren Fräswalzen bzw. Fräsrotoren bekannt, wobei über die Höhenverstellung die Frästiefe im zu bearbeitenden Bodenmaterial (bspw. einer Straßenbelagsdecke) verändert oder situationserforderlich, bspw. im Hinblick auf Unebenheiten, angepasst werden kann. Die Höhenverstellung einer Fräswalze wird durch einen oder mehrere Stellantriebe bewerkstelligt. Zum Stand der Technik wird auf die DE 25 40 047 A1 und die DE 10 2006 020 293 A1 verwiesen.
  • Problematisch beim Betrieb einer Bodenfräsmaschine mit einer höhenverstellbaren Fräswalze ist insbesondere das Absenken der Fräswalze, um die Fräswalze in das Bodenmaterial (z. B. ein Asphaltbett) eintauchen zu lassen oder um die Frästiefe der bereits im Eingriff mit dem Bodenmaterial befindlichen Fräswalze zu erhöhen. Bei einem abrupten oder zu schnellen Absenken der Fräswalze kann der Antriebsmotor der Bodenfräsmaschine über seine Leistungsgrenze hinaus beansprucht werden, was zum Motorstillstand oder schlimmer noch zu Schäden führt. Zudem können die Fräsmeißel an der Fräswalze beschädigt werden.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, Maßnahmen zur Vermeidung oder Verminderung der mit dem Stand der Technik einhergehenden Probleme aufzuzeigen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Bodenfräsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Lösung der Aufgabe erstreckt sich ferner auf eine Steuereinrichtung für eine Bodenfräsmaschine, welche das erfindungsgemäße Verfahren steuert und/oder regelt. Eine solche Steuereinrichtung ist insbesondere ein Steuergerät. Bevorzugt erfolgt die Steuerung und/oder Reglung softwarebasiert.
  • Die Lösung der Aufgabe erstreckt sich auch auf eine Bodenfräsmaschine, die wenigstens eine solche Steuereinrichtung aufweist und damit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens befähigt ist. Bei dieser Bodenfräsmaschine handelt es sich um eine Baumaschine mit einem Fahrstand (Großfräse) oder um eine handgeführte Baumaschine (Kleinfräse). Eine solche Bodenfräsmaschine ist insbesondere eine Straßenfräse oder eine Grabenfräse.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Bodenfräsmaschine, die wenigstens eine höhenverstellbare Fräswalze aufweist, sieht vor, dass die Fräswalze beim Absenken im Betrieb eine automatisch gesteuerte und/oder geregelte Taumelbewegung ausführt.
  • Unter einer Taumelbewegung wird verstanden, dass die Fräswalze nicht starr gerade bzw. starr horizontal abgesenkt wird, sondern dass der Abwärtsbewegung eine Schaukelbewegung der Fräswalzenachse überlagert wird, woraus eine schaukelnde oder torkelnde Absenkbewegung resultiert. Im Vergleich zu einem starren geraden Absenken der Fräswalze fällt die Erhöhung des auf die Fräswalze einwirkenden Bremsmoments beim Absenken mit einer überlagerten Taumelbewegung geringer aus. Zudem werden die Fräsmeißel und Fräsmeißelhalter geschont. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Taumelbewegung so geführt ist, dass maximal nur 50 % der Fräsmeißel auf einer Eingriffslinie im Eingriff mit dem Bodenmaterial sind. Dadurch gelingt ein schnelleres Eintauchen des Fräsrotors in, insbesondere hartes, Bodenmaterial.
  • Unter einer Steuerung wird verstanden, dass die Taumelbewegung der Fräswalze in einer vorgegebenen Art und Weise ausgeführt wird. Hingegen wird unter einer Regelung ein automatisierter Vorgang verstanden, bei dem die Taumelbewegung in einem Regelkreis verändert und situationserforderlich angepasst wird.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Taumelbewegung eine 3-dimensionale (räumliche) Torkelbewegung der Fräswalzenachse ist. Unter einer 3-dimensionalen Torkelbewegung wird insbesondere verstanden, dass wenigstens ein Ende und bevorzugt beide Enden der Fräswalzenachse eine Rollbewegung ausführen. Dies wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Figur 3 näher erläutert. Die dreidimensionale Torkelbewegung gelingt dabei beispielsweise konkret durch das gleichzeitige Herab- oder Herauffahren des Rotors in Vertikalrichtung und der Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt der Maschine.
  • Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Taumelbewegung eine 2-dimensionale Kippbewegung der Fräswalzenachse ist. Eine solche 2-dimensionale Kippbewegung der Fräswalzenachse kann z. B. durch ein automatisiertes abwechselndes Betätigen der axial gegenüberliegenden Stellantriebe zur Höhenverstellung der Fräswalze bewerkstelligt werden, woraus sich beim Absenken eine alternierende Pendelbewegung der Fräswalzenachse ergibt. Dies wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Figur 2 näher erläutert. Hierzu ist jedoch erforderlich, dass die Stellantriebe separat betätigbar sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass beim abwechselnden Betätigen der Stellantriebe der sich einstellende Kippwinkel der Fräswalzenachse und/oder die Kippfrequenz gesteuert und/oder geregelt wird. Die diesbezügliche Betätigung der Stellantriebe erfolgt bevorzugt durch eine Steuereinrichtung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt es z. B. im Fräsbetrieb zu weniger Störungen, wodurch der Bedienkomfort erhöht und die Betriebszuverlässigkeit der Bodenfräsmaschine verbessert wird. Zudem werden die Fräsmeißel und Fräsmeißelhalter an der Fräswalze geschont, wodurch die Standzeiten verlängert werden.
  • Der Antriebsmotor einer Bodenfräsmaschine stellt sowohl die zum Fahrantrieb der Bodenfräsmaschine benötigte als auch die zum Drehantrieb der Fräswalze benötigte Antriebsenergie bereit. Ferner stellt der Antriebsmotor auch die Antriebsenergie für Nebenaggregate, wie z. B. für die Stellantriebe zur Höhenverstellung der Fräswalze, bereit. Bei dem Antriebsmotor handelt es sich typischerweise um einen Dieselmotor, der originär ein hohes Drehmoment aufweist. Bei einem zu schnellen Absenken der Fräswalze kann der Antriebsmotor jedoch "abgewürgt" werden. Besonders betroffen sind hiervon z. B. Kleinfräsen. Ferner können Komponenten des Antriebsstrangs beschädigt werden.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht daher vor, dass beim Absenken der Fräswalze die momentane Drehzahl oder Leistung des Antriebsmotors der Bodenfräsmaschine erfasst wird und dass die Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze automatisch reduziert wird, wenn die momentane Drehzahl oder Leistung ein kritisches Niveau erreicht oder unterschreitet. Somit ergibt sich, dass sich Absenkgeschwindigkeit über dem Absenkweg (Absenkstrecke) nicht konstant sondern veränderlich ist. Es ist vorgesehen, dass die Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze wieder automatisch erhöht wird, wenn die momentane Drehzahl oder Leistung des Antriebsmotors das kritische Niveau wieder übersteigt.
  • Durch das automatische Herabsetzen der Absenkgeschwindigkeit wird zumindest der Anstieg des auf die Fräswalze einwirkenden Bremsmoments, das durch den Eingriff der an der Fräswalze angeordneten Fräsmeißel in das Bodenmaterial erzeugt wird, verringert, so dass der Antriebsmotor nicht abrupt bis an seine Leistungsgrenze oder darüber hinaus belastet wird. Die Verringerung der Absenkgeschwindigkeit erfolgt in diesem Fall gesteuert, z. B. um einen vorgegebenen Betrag (bspw. um einen definierten Prozentsatz). Alternativ ist eine Regelung der Absenkgeschwindigkeit möglich, wie nachfolgend näher erläutert. Im Rahmen der Erfindung kann anstelle der momentanen Drehzahl oder der momentanen Leistung des Antriebsmotors auch ein hierzu korrespondierender Betriebsparameter, wie z. B. die momentane Drehzahl der Fräswalze (insbesondere bei einem starren Übersetzungsverhältnis), erfasst und einem definierten kritischen Niveau gegenübergestellt werden. Ferner kann z. B. bei hydraulisch angetriebenen Fräswalzen auch der Öldruck und/oder das Pumpenvolumen herangezogen werden.
  • Alternativ oder gegebenenfalls auch ergänzend zu einer Steuerung der Absenkgeschwindigkeit kann vorgesehen sein, dass beim Absenken der Fräswalze die momentane Drehzahl oder Leistung des Antriebsmotors der Bodenfräsmaschine erfasst wird und dass die Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze in Abhängigkeit von dieser erfassten Drehzahl oder Leistung automatisch in einem Regelvorgang mittels eines Regelkreises geregelt und hierbei verändert wird. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise zu jedem Betriebszeitpunkt eine maximal mögliche Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze realisiert werden.
  • Unter einer Regelung der Absenkgeschwindigkeit wird ein automatisierter Vorgang verstanden, bei dem eine situationserforderliche Veränderung der Absenkgeschwindigkeit über dem Absenkweg in einem Regelkreis erfolgt. Hingegen wird unter einer Steuerung der Absenkgeschwindigkeit ein automatisierter Vorgang verstanden, bei dem erforderlichenfalls das Verändern der Absenkgeschwindigkeit über dem Absenkweg definiert, d. h. in einer vorgegebenen Art und Weise erfolgt. Im Stand der Technik wird eine Fräswalze ohne besondere Beachtung der Absenkgeschwindigkeit und insbesondere ohne im Zusammenhang mit der Absenkgeschwindigkeit stehende Steuerungs- und/oder Regelvorgänge abgesenkt.
  • Weist die Baumaschine mehrere höhenverstellbare Fräswalzen auf, so kann die Absenkung separat oder gemeinsam gesteuert und/oder geregelt werden. Sind mehrere Stellantriebe für die Höhenverstellung einer Fräswalze vorgesehen, so kann die Absenkgeschwindigkeit bevorzugt für jeden einzelnen Stellantrieb (in einem separaten oder in einem gemeinsamen Regelkreis) gesteuert und/oder geregelt werden. Trotz der Taumelbewegung ist somit eine Steuerung und/oder Regelung der Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze möglich. Ebenso ist möglich, über die separate Ansteuerung der Stellantriebe und die jeweilige Steuerung und/oder Regelung der Absenkgeschwindigkeiten eine Taumelbewegung der Fräswalze zur realisieren. Die Steuerung und/oder Regelung der Absenkgeschwindigkeit kann hierbei z. B. über eine getrennte Anpassung des hydraulischen Drucks in den Stellantrieben und/oder des Volumenstroms (eines Hydrauliköls oder dergleichen) zu den betreffenden Stellantrieben bewerkstelligt werden.
  • Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass der Regelvorgang nur solange erfolgt, wie die momentane Drehzahl oder Leistung des Antriebsmotors ein kritisches Niveau erreicht oder unterschreitet und dass der Regelvorgang automatisch (wieder) beendet wird, wenn die momentane Drehzahl oder Leistung des Antriebsmotors das kritische Niveau wieder übersteigt.
  • Zudem kann alternativ und/oder ergänzend vorgesehen sein, dass die Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze in Abhängigkeit von der momentanen Fahrgeschwindigkeit der Bodenfräsmaschine geregelt und/oder gesteuert wird. Hierdurch kann berücksichtigt werden, dass auch die Fahrgeschwindigkeit der Bodenfräsmaschine Einfluss auf das auf die Fräswalze einwirkende Bremsmoment hat.
  • Um ein Abwürgen des Antriebsmotors zu vermeiden kann ebenso vorgesehen sein, dass die momentane Fahrgeschwindigkeit der Bodenfräsmaschine in Abhängigkeit von der momentanen Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze geregelt und/oder gesteuert und damit verändert wird. Dies kann alternativ und/oder ergänzend zu anderen Regel- und/oder Steuervorgängen erfolgen. Die Idee hierbei ist, beim Absenken der Fräswalze für die Bodenfräsmaschine einen Betriebspunkt zu finden, an dem die vom Antriebsmotor bereitgestellte Leistung auf die einzelnen Verbraucher (Fahrantrieb, Drehantrieb, Stellantrieb) bestmöglich verteilt wird, ohne dass der Antriebsmotor über seinen optimalen Leistungspunkt hinaus beansprucht wird.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der Figuren weiter beschrieben. Es zeigen schematisch:
    • Fig. 1
    den Eingriff einer höhenverstellbaren Fräswalze in ein Bodenmaterial, in einer Seitenansicht;
    Fig. 2
    das Absenken der Fräswalze aus der Fig. 1 mit einer 2-dimensionalen Taumelbewegung, in einer Vorderansicht;
    Fig. 3
    eine 3-dimensionale Taumelbewegung der Fräswalze beim Absenken, in einer perspektivischen Ansicht; und
    Fig. 4
    einen Regelkreis zur Regelung der Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze aus der Fig. 1.
  • Fig. 1 zeigt eine Fräswalze 10 in einer schematischen Seitenansicht. Die Fräswalze 10 ist über zwei Stellantriebe 20a/20b höhenverstellbar an einer nicht dargestellten Bodenfräsmaschine angeordnet. Die Stellantriebe 20a/20b befinden sich an den axialen Enden der Fräswalze 10, wie in der Vorderansicht der Fig. 2 gezeigt. An der Fräswalze 10 sind mehrere im einzelnen nicht dargestellte Fräsmeißel angeordnet, die bei Rotation der Fräswalze 10 in der angegebenen Rotationsrichtung R (gegebenenfalls auch in der entgegensetzten Rotationsrichtung) ein Bodenmaterial S mit einer definierten Höhe H (Frästiefe) lockern und abtragen.
  • Die Frästiefe H kann über eine Höhenverstellung mittels der Stellantriebe 20a/20b, wobei es sich insbesondere um hydraulisch betätigte Stellantriebe (so genannte Hubsäulen) handelt, im Fräsbetrieb verändert werden. Ferner kann über die Stellantriebe 20a/20b die rotierende Fräswalze 10 zu Beginn des Fräsbetriebs in das Bodenmaterial S abgesenkt werden. Die Absenkbewegung ist mit dem Pfeil A angedeutet.
  • Bei einem abrupten oder zu schnellen Absenken der Fräswalze 10 kann der Antriebsmotor der Bodenfräsmaschine überlastet werden. Um dies zu vermeiden ist vorgesehen, dass die Fräswalze 10 beim Absenken A im Betrieb eine automatisch gesteuerte und/oder geregelte Taumelbewegung ausführt. Dies wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Fig. 2 näher erläutert.
  • Fig. 2 zeigt schematisch das Absenken der Fräswalze 10 mit einer 2-dimensionalen Taumelbewegung (Kippbewegung) T, wobei die Erhöhung des auf die Fräswalze 10 einwirkenden Bremsmoments geringer als beim geraden bzw. horizontalen Absenken der Fräswalze 10 ausfällt. Die schaukelartige Taumelbewegung T wird dadurch erzeugt, dass zunächst nur der linke Stellantrieb 20a betätigt wird, worauf hin das linke Achslager der Fräswalze 10 um den Absenkbetrag x nach unten abgesenkt wird, was eine Schrägstellung der Fräswalzenachse L der Fräswalze 10 um den Winkel d bewirkt. Nachfolgend wird nur der rechte Stellantrieb 20b betätigt, worauf hin das rechte Achslager der Fräswalze 10 um den gleichen oder einen höheren Absenkbetrag y nach unten abgesenkt wird. Dies wiederholt sich fortlaufend, bis die Fräswalze 10 ihre neue Position eingenommen hat, wobei die Fräswalzenachse L alternierend verkippt wird (siehe Bezugszeichen L'). Die sich beim Absenken mit einer solchen Taumelbewegung T einstellenden Schrägstellungen der Fräswalze 10 sind punktiert dargestellt und mit 10' und 10" bezeichnet.
  • Um die Kippbewegung T zu realisieren ist es nicht erforderlich, dass jeweils nur einer der Stellantriebe 20a und 20b betätigt wird. Ebenso ist möglich, dass beide Stellantriebe 20a und 20b zeitgleich, jedoch mit einer alternierend unterschiedlichen Absenkgeschwindigkeit, betrieben werden.
  • Fig. 3 zeigt schematisch eine 3-dimensionale Taumelbewegung (Torkelbewegung) T', bei der die Achsenden der Fräswalzenachse L der Fräswalze 10 eine Rollbewegung auf einer Kreisbahn (gegebenenfalls auch auf einer anderen Bahnkurve) beschreiben und so eine torkelnde Taumelbewegung T' der Fräswalze 10 herbeigeführt wird. Die Stellantriebe 20a und 20b sind zur Ausführung einer solchen räumlichen Taumelbewegung T' entsprechend ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass nur einer der Stellantriebe 20a oder 20b zur Ausführung einer solchen 3-dimensionale Taumelbewegung T' ausgebildet ist.
  • Fig. 4 zeigt schematisch einen Regelkreis zur Regelung der Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze 10. Der Regelkreis wird nur beim Absenken der Fräswalze 10 aktiviert und regelt separat die beiden Stellantriebe 20a und 20b.
  • Das Kästchen I repräsentiert ein momentan, d. h. zu einem bestimmten Betriebszeitpunkt, auf die Fräswalze 10 einwirkendes Bremsmoment, das durch den Eingriff der an der Fräswalze 10 angeordneten Fräsmeißel in das Bodenmaterial S hervorgerufen wird. Das montane Bremsmoment ist vom Bodenmaterial S bzw. von der Bodenbeschaffenheit (Festigkeit, Zusammensetzung, Porosität etc.) abhängig. Das momentane Bremsmoment ist ferner von der momentanen Drehzahl der Fräswalze 10, von der Frästiefe H und von der momentanen Fahrgeschwindigkeit der Bodenfräsmaschine abhängig (keine abschließende Aufzählung).
  • Bei einer gegebenen Antriebsleistung des Antriebsmotors der Bodenfräsmaschine führt ein steigendes Bremsmoment an der Fräswalze 10 zu einer Reduzierung der Drehzahl D des Antriebsmotors. Da eine Absenkung der Fräswalze 10 eine zusätzliche Erhöhung des an der Fräswalze 10 wirkenden Bremsmoments hervorruft, kann dies dazu führen, dass ein kritisches Drehzahlniveau erreicht oder unterschritten wird. Das Kästchen II repräsentiert die permanente Erfassung der momentanen Drehzahl D des Antriebsmotors.
  • Die erfasste momentane Drehzahl D wird zum Zwecke der Überwachung mit einer vorgegebenen kritischen Drehzahl K verglichen (Kästchen III). Erreicht die erfasste momentane Drehzahl D die kritische Drehzahl K oder fällt gar darunter, wird ein Regelvorgang in Gang gesetzt, bei dem die mittels der Stellantriebe 20a und 20b realisierte Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze 10 reduziert wird (Kästchen IV), bis die erfasste momentane Drehzahl D des Antriebsmotors die kritische Drehzahl K wieder übersteigt. Das Reduzieren der Absenkgeschwindigkeit kann z. B. durch entsprechende Ansteuerung der Steuerventile für die Stellantriebe 20a und 20b herbeigeführt werden (verändern des hydraulischen Drucks in den Stellantrieben und/oder des Volumenstroms zu den betreffenden Stellantrieben), wobei die Absenkgeschwindigkeit auch bis auf den Wert 0 (Stop der Absenkbewegung) verringert werden kann. Ebenso ist denkbar, die Fräswalze 10 in entgegengesetzter Richtung (-A) wieder geringfügig anzuheben. Bevorzugt kommt zur Regelung ein PID-Regler (Kästchen III) zum Einsatz.
  • Ebenso könnte in dem zuvor erläuterten Regelkreis z. B. auch das Druckniveau des Hydraulikantriebs der Fräswalze 10 erfasst und zum Zwecke der Überwachung und/oder Regelung einem kritischen Druckniveau gegenüber gestellt werden.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Bodenfräsmaschine, die wenigstens eine höhenverstellbare Fräswalze (10) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Fräswalze (10) beim Absenken (A) im Betrieb eine automatisch gesteuerte und/oder geregelte Taumelbewegung (T, T') ausführt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass diese Taumelbewegung eine 3-dimensionale Torkelbewegung (T') der Fräswalzenachse (L) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass diese Taumelbewegung eine 2-dimensionale Kippbewegung (T) der Fräswalzenachse (L) ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die 2-dimensionale Kippbewegung (T) der Fräswalzenachse (L) durch ein automatisches abwechselndes Betätigen der axial gegenüberliegenden Stellantriebe (20a, 20b) zur Höhenverstellung der Fräswalze (10) bewerkstelligt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim abwechselnden Betätigen der Stellantriebe (20a, 20b) der Kippwinkel (d) der Fräswalzenachse (L) und/oder die Kippfrequenz gesteuert und/oder geregelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Absenken (A) der Fräswalze (10) die momentane Drehzahl (D) oder Leistung des Antriebsmotors der Bodenfräsmaschine erfasst wird und dass die Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze (10) automatisch reduziert wird, wenn die momentane Drehzahl (D) oder Leistung ein kritisches Niveau (K) erreicht oder unterschreitet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze (10) automatisch wieder erhöht wird, wenn die momentane Drehzahl (D) oder Leistung des Antriebsmotors das kritische Niveau (K) wieder übersteigt.
  8. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Absenken (A) der Fräswalze (10) die momentane Drehzahl (D) oder Leistung des Antriebsmotors der Bodenfräsmaschine erfasst wird und dass die Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze (10) in Abhängigkeit von dieser erfassten Drehzahl (D) oder Leistung in einem Regelvorgang mittels eines Regelkreises verändert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Regelung der Absenkgeschwindigkeit über eine separate Anpassung des hydraulischen Drucks in den Stellantrieben (20a, 20b) zur Höhenverstellung der Fräswalze (10) und/oder des Volumenstroms eines Hydraulikmediums zu diesen Stellantrieben (20a, 20b) bewerkstelligt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Regelvorgang nur solange erfolgt, wie die momentane Drehzahl (D) oder Leistung des Antriebsmotors ein kritisches Niveau (K) erreicht oder unterschreitet und dass der Regelvorgang automatisch beendet wird, wenn die momentane Drehzahl (D) oder Leistung des Antriebsmotors das kritische Niveau (K) wieder übersteigt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze (10) ferner in Abhängigkeit von der momentanen Fahrgeschwindigkeit der Bodenfräsmaschine gesteuert und/oder geregelt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ferner die momentane Fahrgeschwindigkeit der Bodenfräsmaschine in Abhängigkeit von der momentanen Absenkgeschwindigkeit der Fräswalze (10) gesteuert und/oder geregelt wird.
  13. Steuereinrichtung für eine Bodenfräsmaschine, welche das Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche steuert und/oder regelt.
  14. Bodenfräsmaschine, insbesondere Straßenfräse oder Grabenfräse, umfassend eine Steuereinrichtung gemäß Anspruch 13.
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