EP3225743B1 - Verfahren zum betreiben eines anbauverdichters, sowie speichermedium und anbauverdichter - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines anbauverdichters, sowie speichermedium und anbauverdichter Download PDF

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EP3225743B1
EP3225743B1 EP17161181.7A EP17161181A EP3225743B1 EP 3225743 B1 EP3225743 B1 EP 3225743B1 EP 17161181 A EP17161181 A EP 17161181A EP 3225743 B1 EP3225743 B1 EP 3225743B1
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EP
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compactor
sensors
plate
storage medium
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MTS Schrode AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E02D3/068—Vibrating apparatus operating with systems involving reciprocating masses

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an add-on compactor according to the preamble of claim 1.
  • the add-on compactor comprises a compacting element in the form of a compactor plate, which is pressed by the excavator onto a surface location of a soil to be compacted.
  • the compression plate is coupled to a vibration generator, by means of which the compression plate is made to vibrate.
  • a spatial area that lies below the surface point on which the compacting plate rests is compacted.
  • a sensor is previously known which detects a static force (load) with which the compactor plate is pressed onto the surface point, in particular by an excavator.
  • the load is consequently that load or force with which, for example, an excavator to which the attachment compactor is attached presses it onto the surface location (unit, for example [N]).
  • the surface location unit, for example [N]
  • From the DE 10 2008 010 461 A1 is a compactor plate according to the preamble to claim 1.
  • the present invention aims to improve the operation of an attachment compactor.
  • the term "static force distribution” is understood to mean the course or distribution of the contact force with which the compactor plate is pressed onto the surface point below the compactor plate over the area of the compactor plate. In the ideal case, this distribution is uniform in that the compactor plate is at every point the same static force is pressed onto the surface point.
  • the method according to the invention thus makes it possible, using two sensors provided, for example, for load measurement, at least approximately to detect a variable characterizing the static force distribution during operation or to determine this directly. If the sensors are force measuring sensors, then at least in the case of a more or less vertical load, the sum of the detected forces can be used to determine the load, i.e. the static force with which the compacting plate is pressed onto the surface point.
  • the difference between the measured forces can be determined for each operating time, and an action is then initiated when a difference limit value is reached or exceeded.
  • the limit value can also be 0 N, which in fact means that the action takes place continuously or a comparison with the limit value does not take place at all, but it is preferably above 0 N, so that an action is only initiated from a certain degree of unequal load becomes.
  • step d a signal that can be perceived by a user is generated. If, as a result, an uneven load (reaching or exceeding the differential limit value) is detected, this is signaled to the operator, in particular the excavator driver, so that he can react accordingly, for example can lift the add-on compactor from the ground and put it back on the ground.
  • the signal can be perceived acoustically, optically and / or haptically.
  • the signal is simply a light signal by means of a light source, for example a lamp, or a sound signal by means of a loudspeaker or a vibration signal on an operating handle, with which the operator controls the attachment compactor.
  • the signal can be generated directly on the add-on compactor or in a driver's cab of the carrier vehicle to which the compactor is attached. In the latter case, it is conceivable that wireless data transmission takes place from the attachment compactor to the carrier vehicle, for example by means of radio or infrared.
  • the add-on compressor has a coupling section, which preferably comprises a quick changer and / or a rotating device, the underside of which is connected to an upper part, which is connected via elastic coupling elements to a lower part having the compressor plate, with the sensors between the coupling section and the upper part are arranged, wherein at least three sensors are provided, and wherein in step d. taking into account the spring stiffnesses and / or modulus of elasticity of the coupling elements stored on a storage medium as well as the measured forces, the relative position of the compressor plate to the upper part is determined and displayed to the user and / or stored on the storage medium.
  • the position of the compressor plate relative to the upper part can be deduced due to the known spring stiffness or the modulus of elasticity of the coupling elements. It is particularly conceivable that this position - during the entire operating time or when the difference limit value is reached or exceeded - is also stored on a storage medium and / or that the position is visually presented to the operator.
  • the determination of the relative position of the compactor plate to the upper part offers advantages, especially when a certain terrain profile is achieved by means of the add-on compactor is to be modeled and the alignment of the compactor plate is particularly important.
  • step d when the limit value is exceeded, the vibration of the compressor plate is interrupted and / or the carrying vehicle is actuated in such a way that the static force exerted is reduced. In this way, damage, for example, to pipes or also to the attachment compactor itself can be prevented in an advantageous manner.
  • the storage medium according to the invention is designed to carry out the method described above in that a computer program is stored on it which is programmed to carry out the method described.
  • the storage medium can in particular be a storage medium in a computer system, for example a notebook, a smartphone or a tablet PC.
  • the storage medium can be arranged, for example, in the driver's cab of an excavator.
  • the storage medium is provided, for example, in the office building of a construction company or engineering office.
  • the add-on compactor according to the invention is designed for coupling to a carrying vehicle, in particular an excavator, and has a vibrating compactor plate. Furthermore, at least two sensors are provided for measuring the force with which the compacting plate is pressed onto a surface location, signals from the sensors being passed to a processing device which processes the signals in accordance with a method described above.
  • the processing device can in particular comprise a storage medium as described above.
  • the add-on compressor has a coupling section, which preferably comprises a quick changer and / or a rotating device, the underside of which is connected to an upper part which is connected via elastic coupling elements to a lower part having the compressor plate, the sensors between the coupling section and the upper part are arranged.
  • the effective static force sum of the individual measured static forces of the sensors
  • differences between measured forces of the sensors can be determined in a particularly simple manner.
  • the sensors can be designed as force transducers, for example as spring body or piezo force transducers. On the other hand, it is also conceivable that these are designed as strain gauges arranged on a measuring ring.
  • a soil compacting device in the form of an attachment compactor carries into the Figures 1 and 2 overall the reference number 10.
  • the add-on compactor is mounted on an excavator arm 18 of an excavator 20 via a quick coupler 12 and a rotating device 14 with a vertical axis of rotation 16.
  • the quick coupler 12 and the rotating device 14 as a whole belong to a coupling section which, however, does not have its own reference number in the figures.
  • the add-on compactor 10 comprises an upper part 22 and a lower part 24.
  • the lower part 24 is connected to the upper part 22 via elastic coupling elements 26.
  • the lower part 24 includes a compression element in the form of a compression plate 28 which, in the form of FIG Figure 1 operating position shown rests flat on a surface point 30 of a soil 32 to be compacted.
  • a vibration exciter 34 is arranged on the compression plate 28 and is rigidly coupled to the compression plate 28.
  • the vibration exciter 34 comprises a hydraulic drive motor 36 which is connected via hydraulic lines 38 to the quick coupler 12 and via this to the hydraulic supply of the excavator 20.
  • the drive motor 36 drives an in Figure 1 invisible wave, with the one in Figure 1 also not visible eccentric mass is rigidly coupled.
  • the shaft rotates with the eccentric mass.
  • the eccentric mass could also be rotatably mounted on a non-rotating axle and driven by the drive motor 36 in a different manner.
  • the shaft rotates and the eccentric mass rotates with it. Due to the center of gravity of the eccentric mass, which is eccentric with respect to the axis of rotation of the eccentric mass, the vibration exciter 34 exerts a force acting periodically on the compressor plate 28 perpendicular to the compressor plate 28 - ideally even harmonically - which is transmitted from the compressor plate 28 to the surface point 30, whereby this is compressed.
  • Each sensor 40 has a wireless signal transmission device (not shown in the figures), which relay sensor signals to a processing device 42 on the carrier vehicle, the processing device 42 having a storage medium 44.
  • the processing device 42 is preferably a computer, for example a PC.
  • a computer program which is programmed to carry out the method described below is stored on the storage medium.
  • sensor signals are transmitted from the sensors 40 to the processing device 42.
  • the three sensors 40 each measure a static force F 1 , F 2 or F 3 .
  • , D 2
  • , D 3
  • the invention can improve the operation of an add-on compactor 10 by effectively preventing damage to pipes in the soil to be compacted from overloads due to uneven loads on the add-on compactor 10, but also damage to the add-on compactor 10 itself due to such unequal loads. In addition, more even soil compaction can be achieved.
  • Figure 4 shows schematically the three sensors 40, the forces F 1 , F 2 and F 3 detected by them, and the differences D 1 , D 2 and D 3 determined from them for an operating case in which the compacting plate 28 is pressed obliquely onto the surface point 30 in this way becomes that the contact pressure on the left edge of the compressor plate 28 in Figure is significantly higher than on that in Figure 4 right edge of the compression plate 28, which is indicated by corresponding arrows below the compression plate 28.
  • Figure 4 shows the three sensors 40 side by side for the sake of simplicity. In fact, however, these are evenly distributed around a plane perpendicular to the plane of Figure 4 arranged in a running circle.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Anbauverdichters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • DE 103 55 172 B3 beschreibt einen Anbauverdichter, der an einen Arm eines Baggers ankuppelbar ist. Der Anbauverdichter umfasst ein Verdichtungselement in Form einer Verdichterplatte, die von dem Bagger auf eine Oberflächenstelle eines zu verdichtenden Bodens gedrückt wird. Die Verdichterplatte ist mit einem Schwingungserzeuger gekoppelt, mittels dem die Verdichterplatte in Schwingungen versetzt wird. Hierdurch wird ein Raumbereich, der unterhalb der Oberflächenstelle liegt, auf der die Verdichterplatte aufliegt, verdichtet. Aus der DE 10 2013 222 122 A1 ist zudem ein Sensor vorbekannt, der eine statische Kraft (Auflast), mit der die Verdichterplatte insbesondere von einem Bagger auf die Oberflächenstelle gedrückt wird, erfasst. Die Auflast ist folglich jene Last bzw. Kraft, mit der beispielsweise ein Bagger, an dem der Anbauverdichter angebracht ist, diesen auf die Oberflächenstelle drückt (Einheit beispielsweise [N]). Aus der DE 10 2008 010 461 A1 ist eine Verdichterplatte nach der Präambel zu Anspruch 1.
  • Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, den Betrieb eines Anbauverdichters zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Speichermedium und einen Anbauverdichter mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus finden sich für die Erfindung wichtige Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung. Dabei können die für die Erfindung wichtigen Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass wenigstens zwei Sensoren zur Erfassung mindestens einer Größe, die eine Verteilung der statischen Kraft (statische Kraftverteilung) , mit der die Verdichterplatte auf eine Oberflächenstelle gedrückt wird, charakterisiert, vorgesehen sind. Unter dem Begriff einer "statischen Kräfteverteilung" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Verlauf bzw. die Verteilung der Anpresskraft, mit der die Verdichterplatte auf die unterhalb der Verdichterplatte liegende Oberflächenstelle gedrückt wird, über die Fläche der Verdichterplatte verstanden. Im Idealfall ist diese Verteilung insoweit gleichmäßig, als die Verdichterplatte an jeder Stelle mit der gleichen statischen Kraft auf die Oberflächenstelle gedrückt wird.
  • Im realen Betrieb kann es jedoch mitunter schwierig sein, eine derartige gleichmäßige Kräfteverteilung zu realisieren. Grund hierfür ist beispielsweise, dass es für die in dem Tragfahrzeug sitzende Bedienperson nicht immer erkennbar ist, ob der Anbauverdichter so ausgerichtet ist, dass die Kraftrichtung, mit der der das Tragfahrzeug den Anbauverdichter auf die Oberflächenstelle drückt, exakt orthogonal zur Oberflächenebene der Oberflächenstelle ist. Es kann im realen Betrieb also vorkommen, dass diese Kraftrichtung relativ zur Oberflächenebene der Oberflächenstelle schräg ist. Dies hat zur Folge, dass die statische Kraft, mit der die Verdichterplatte auf die Oberflächenstelle gedrückt wird, im Bereich eines Randes der Verdichterplatte größer ist als im Bereich eines gegenüber liegenden Randes.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es also unter Verwendung zweier beispielsweise zur Auflastmessung vorgesehener Sensoren zumindest näherungsweise, im Betrieb eine die statische Kräfteverteilung charakterisierende Größe zu erfassen bzw. diese unmittelbar zu ermitteln. Handelt es sich bei den Sensoren um Kraftmesssensoren, kann zumindest bei einer mehr oder weniger senkrechten Belastung aus der Summe der erfassten Kräfte die Auflast, also die statische Kraft, mit der die Verdichterplatte auf die Oberflächenstelle gedrückt wird, ermittelt werden.
  • Zusammen mit einer Zeitmessung ist es möglich, den Zeitpunkt bzw. die Zeitpunkte zu bestimmen, bei denen die Verdichterplatte ungleich belastet (schiefe Belastung oder Ungleichbelastung) wird, was, wie oben erwähnt, insbesondere bei schrägem Aufsetzen der Verdichterplatte auf den Boden vorkommt. Eine derartige ungleiche Belastung ist insbesondere deswegen unerwünscht, da hierdurch Schäden am Anbauverdichter entstehen können oder auch im Boden liegende Rohre beschädigt werden können. Weiterhin wird der zu verdichtende Boden dann nicht gleichmäßig verdichtet.
  • Eine erfindungsgemäße Aktion kann dabei beispielweise darin liegen, den gesamten Verlauf der statischen Kräfteverteilung zu protokollieren und insbesondere auf einem Speichermedium abzuspeichern. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die aktuelle Kräfteverteilung oder eine diese charakterisierende Größe der Bedienperson anzuzeigen, so dass diese die Ausrichtung des Anbauverdichters mit dem Ziel, eine möglichst gleichmäßige Kräfteverteilung zu erreichen, anpassen kann. Hierauf wird weiter unten nochmals eingegangen werden.
  • Dank der erfindungsgemäßen Maßnahmen kann somit der Betrieb des Anbauverdichters zuverlässiger und einfacher gemacht werden, und es wird die Möglichkeit für die einfache Anwendung eines Qualitätsmanagements geschaffen.
  • Konkret wird ein Verfahren zum Betreiben eines Anbauverdichters vorgeschlagen, welches folgende Schritte umfasst:
    1. a. Erfassen der von statischen Kräften mittels der Sensoren;
    2. b. Ermitteln der die statische Kräfteverteilung charakterisierenden Größe in Form einer Differenz zwischen den gemessenen Kräften;
    3. c. Vergleichen der in Schritt b. ermittelten Differenz mit einem Grenzwert; und
    4. d. Veranlassen einer Aktion, wenn der Grenzwert erreicht und/oder überschritten wird.
  • Dabei kann für jeden Betriebszeitpunkt die Differenz zwischen den gemessenen Kräften ermittelt werden, wobei dann eine Aktion veranlasst wird, wenn ein Differenzgrenzwert erreicht oder überschritten wird. Der Grenzwert kann zwar auch 0 N betragen, was faktisch bedeutet, dass die Aktion ständig stattfindet bzw. ein Vergleich mit dem Grenzwert im Grunde überhaupt nicht stattfindet, vorzugsweise liegt dieser jedoch über 0 N, sodass erst ab einem bestimmten Grad der Ungleichbelastung eine Aktion veranlasst wird. Der Vorteil dieses Verfahrens ist es, dass es sehr einfach ausgeführt werden kann, wenig Rechenkapazität erfordert, und zuverlässige Ergebnisse liefert.
  • Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in Schritt d. ein von einem Benutzer wahrnehmbares Signal erzeugt wird. Wird folglich eine Ungleichbelastung (Erreichen oder Überschreiten des Differenzgrenzwerts) detektiert, so wird dies der Bedienperson, insbesondere dem Baggerfahrer signalisiert, sodass dieser dementsprechend reagieren kann, beispielsweise den Anbauverdichter vom Boden abheben kann und neu auf den Boden aufsetzen kann.
  • Denkbar ist dabei, dass das Signal akustisch, optisch und/oder haptisch wahrnehmbar ist. Im einfachsten Fall ist das Signal einfach ein Lichtsignal mittels eines Leuchtmittels, beispielsweise einer Lampe, oder ein Tonsignal mittels eines Lautsprechers oder ein Vibrationssignal an einem Bediengriff, mit dem die Bedienperson den Anbauverdichter steuert. Das Signal kann dabei direkt am Anbauverdichter erzeugt werden oder in einem Führerstand des Tragfahrzeugs, an welches der Anbauverdichter angebaut ist. In dem letztgenannten Fall ist denkbar, dass vom Anbauverdichter an das Tragfahrzeug eine drahtlose Datenübertragung beispielsweise mittels Funk oder Infrarot erfolgt. Möglich ist aber auch eine grafische qualitative Darstellung der statischen Kräfteverteilung auf einem Bildschirm am Anbauverdichter oder in einem Führerstand des Tragfahrzeugs. Diese Signale bzw. Anzeigen sind von der Bedienperson leicht interpretierbar, wodurch der Betrieb des Anbauverdichters vereinfacht wird.
  • Vorgeschlagen wird auch, dass in Schritt d. der Zeitpunkt, zu dem die Ungleichbelastung ein durch den Grenzwert vorgegebenes Maß überschreitet, und die dazugehörige ermittelte Differenz oder eine andere, die Ungleichbelastung charakterisierende Größe, auf einem Speichermedium abgespeichert wird. Dadurch können Ungleichbelastungen protokolliert werden, sodass mögliche Schäden am Anbauverdichter oder anderswo auf protokollierte Fehlbelastungen zurückführbar sind. Es wird also eine einfache und automatische Möglichkeit zur Qualitätssicherung geschaffen. Dabei ist zudem denkbar, dass die Position des Anbauverdichters zum Zeitpunkt der Ungleichbelastung beispielsweise mittels eines GPS-Systems ebenfalls protokolliert wird, sodass etwaige Schäden beispielsweise an Rohren auf protokollierte sowie lokalisierte Fehlbelastungen zurückführbar sind. Selbstverständlich kann dabei der gesamte zeitliche Verlauf der wirkenden statischen Kraft sowie der auftretenden Kraftdifferenzen zwischen den von den Sensoren gemessenen Kräften protokolliert werden. Dabei ist es denkbar, dass das Speichermedium, auf dem die Daten gespeichert werden, am oder im Anbauverdichter, am oder im Tragfahrzeug oder an einer entfernten Stelle angeordnet ist, wohin die Daten beispielsweise drahtlos übertragen werden. Beispielsweise können die Daten auch drahtlos an einen zentralen Server übertragen werden.
  • Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass der Anbauverdichter einen Ankuppelabschnitt, der vorzugsweise einen Schnellwechsler und/oder eine Dreheinrichtung umfasst, aufweist, deren Unterseite mit einem Oberteil verbunden ist, welches über elastische Koppelelemente mit einem die Verdichterplatte aufweisenden Unterteil verbunden ist, wobei die Sensoren zwischen dem Ankuppelabschnitt und dem Oberteil angeordnet sind, wobei wenigstens drei Sensoren vorgesehen sind, und wobei in Schritt d. unter Einbeziehung von auf einem Speichermedium hinterlegten Federsteifigkeiten und/oder Elastizitätsmoduln der Koppelelemente sowie der gemessenen Kräfte die relative Lage der Verdichterplatte zum Oberteil ermittelt und dem Benutzer angezeigt und/oder auf dem Speichermedium abgespeichert wird.
  • Dadurch, dass wenigstens drei Sensoren (drei Punkte im Raum spannen eine Ebene auf) vorgesehen sind, kann aufgrund der bekannten Federsteifigkeiten bzw. der Elastizitätsmoduln der Koppelelemente auf die Lage der Verdichterplatte relativ zum Oberteil geschlossen werden. Dabei ist insbesondere denkbar, dass diese Lage - während der gesamten Betriebszeit oder beim Erreichen oder Überschreiten des Differenzgrenzwertes - ebenfalls auf einem Speichermedium abgespeichert wird und/oder dass die Lage der Bedienperson visuell dargeboten wird. Die Ermittlung der Relativlage der Verdichterplatte zum Oberteil bietet Vorteile insbesondere dann, wenn mittels des Anbauverdichters ein bestimmtes Geländeprofil modelliert werden soll und es insbesondere auf die Ausrichtung der Verdichterplatte ankommt.
  • Möglich ist zudem, dass in Schritt d. bei Überschreiten des Grenzwertes die Schwingung der Verdichterplatte unterbrochen wird und/oder das Tragfahrzeug derart betätigt wird, dass die ausgeübte statische Kraft reduziert wird. Hierdurch können Schäden beispielsweise an Rohren oder auch am Anbauverdichter selbst in vorteilhafter Weise verhindert werden.
  • Das erfindungsgemäße Speichermedium ist dafür ausgebildet, das oben beschriebene Verfahren auszuführen, indem auf ihm ein Computerprogramm gespeichert ist, welches zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens programmiert ist. Bei dem Speichermedium kann es sich dabei insbesondere um ein Speichermedium in einem Computersystem, beispielsweise einem Notebook, einem Smartphone oder einem Tablet-PC handeln.
  • Es versteht sich ferner, dass das Speichermedium beispielsweise im Führerstand eines Baggers, angeordnet sein kann. Andererseits ist auch denkbar, dass das Speichermedium beispielsweise im Bürogebäude eines Bauunternehmens oder Ingenieurbüros vorgesehen ist.
  • Die Übertragung der von den Sensoren erfassten Kräfte, bzw. der diesen entsprechenden Signale kann drahtgebunden oder drahtlos an das Speichermedium erfolgen. Ein entsprechender Anbauverdichter kann eine eigene Stromversorgung aufweisen, welche die Sensoren mit Strom versorgt, und die beispielsweise direkt oder indirekt vom Exzenterantrieb gespeist wird, oder es ist eine Stromversorgung von jenem Tragfahrzaug möglich, an welches der Anbauverdichter angebaut ist, beispielsweise von einem Bagger.
  • Der erfindungsgemäße Anbauverdichter ist zum Ankuppeln an ein Tragfahrzeug, insbesondere einen Bagger, ausgebildet und weist eine schwingende Verdichterplatte auf. Ferner sind wenigstens zwei Sensoren zur Messung der Kraft, mit der die Verdichterplatte auf eine Oberflächenstelle gedrückt wird, vorgesehen sind, wobei Signale der Sensoren an einer Verarbeitungseinrichtung geleitet werden, welche die Signale entsprechend einem oben beschriebenen Verfahren verarbeitet. Dabei kann die Verarbeitungseinrichtung insbesondere ein oben beschriebenes Speichermedium umfassen.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass der Anbauverdichter einen Ankuppelabschnitt, der vorzugsweise einen Schnellwechsler und/oder eine Dreheinrichtung umfasst, aufweist, dessen Unterseite mit einem Oberteil verbunden ist, welches über elastische Koppelelemente mit einem die Verdichterplatte aufweisenden Unterteil verbunden ist, wobei die Sensoren zwischen dem Ankuppelabschnitt und dem Oberteil angeordnet sind. Hierdurch kann auf besonders einfache Weise die wirkende statische Kraft (Summe der einzelnen gemessenen statischen Kräfte der Sensoren) sowie Differenzen zwischen gemessenen Kräften der Sensoren ermittelt werden.
    Dabei können die Sensoren als Kraftaufnehmer, beispielsweise als Federkörper- oder als Piezo-Kraftaufnehmer, ausgebildet sein. Andererseits ist auch denkbar, dass diese als an einem Messring angeordnete Dehnungsmessstreifen ausgebildet sind.
  • Schließlich wird vorgeschlagen, dass der Anbauverdichter eine drahtlose Signalübertragungseinrichtung aufweist, welcher die Signale der Sensoren an eine tragfahrzeugseitige Verarbeitungseinrichtung oder ein Signal der Verarbeitungseinrichtung an eine tragfahrzeugseitige Anzeigeeinrichtung übermittelt. Insbesondere kann jeder vorgesehene Sensor jeweils eine Signalübertragungseinrichtung aufweisen.
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnung zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Seitenansicht auf einen Bagger, an dessen Baggerarm ein Anbauverdichter montiert ist;
    Figur 2
    eine schematische Seitenansicht auf den Anbauverdichters von Figur 1;
    Figur 3
    schematische Darstellung der am Anbauverdichter gemäß den Figuren 1 und 2 angeordneten Sensoren; und
    Figur 4
    eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Betreiben des Anbauverdichters von Figur 1.
  • Eine Bodenverdichtungseinrichtung in Form eines Anbauverdichters trägt in den Figuren 1 und 2 insgesamt das Bezugszeichen 10. Der Anbauverdichter ist über einen Schnellwechsler 12 und eine Dreheinrichtung 14 mit vertikaler Drehachse 16 an einen Baggerarm 18 eines Baggers 20 montiert. Der Schnellwechsler 12 und die Dreheinrichtung 14 gehören insgesamt zu einem Ankuppelabschnitt, der in den Figuren jedoch kein eigenes Bezugszeichen hat.
  • Der Anbauverdichter 10 umfasst ein Oberteil 22 und ein Unterteil 24. Das Unterteil 24 ist mit dem Oberteil 22 über elastische Kopplungselemente 26 verbunden. Zu dem Unterteil 24 gehört ein Verdichtungselement in Form einer Verdichterplatte 28, die in der in Figur 1 dargestellten Betriebslage flach auf einer Oberflächenstelle 30 eines zu verdichtenden Bodens 32 aufliegt.
  • Auf der Verdichterplatte 28 ist ein Schwingungserreger 34 angeordnet und starr mit der Verdichterplatte 28 gekoppelt. Der Schwingungserreger 34 umfasst einen hydraulischen Antriebsmotor 36, der über hydraulische Leitungen 38 mit dem Schnellwechsler 12 und über diesen mit der Hydraulikversorgung des Baggers 20 verbunden ist. Der Antriebsmotor 36 treibt eine in Figur 1 nicht sichtbare Welle an, mit der eine in Figur 1 ebenfalls nicht sichtbare exzentrische Masse starr gekoppelt ist. Die Welle dreht also mit der exzentrischen Masse mit. Alternativ könnte die exzentrische Masse auch auf einer nicht-drehenden Achse drehbar gelagert sein und auf andere Art und Weise vom Antriebsmotor 36 angetrieben werden.
  • Im Betrieb dreht sich die Welle und mit ihr dreht sich die exzentrische Masse. Aufgrund des gegenüber der Drehachse der exzentrischen Masse exzentrischen Masseschwerpunkts der exzentrischen Masse übt der Schwingungserreger 34 auf die Verdichterplatte 28 eine senkrecht zur Verdichterplatte 28 gesehen periodisch - im Idealfall sogar harmonisch - wirkende Kraft aus, die von der Verdichterplatte 28 auf die Oberflächenstelle 30 übertragen wird, wodurch diese verdichtet wird.
  • Wie in sämtlichen Figuren, besonders deutlich in Figur 3, gezeigt ist, sind drei als Kraftaufnehmer ausgebildete Sensoren 40 in einem Winkel von 120° zueinander zwischen der Dreheinrichtung 14 und dem Oberteil 22 angeordnet. Die Summe der von den Kraftaufnehmern gemessenen Kräfte entspricht dabei der auf die Oberflächenstelle 30 wirkenden statischen Kraft.
  • Jeder Sensor 40 weist eine drahtlose Signalübertragungseinrichtung (in den Figuren nicht gezeigt) auf, welche Sensorsignale an eine tragfahrzeugseitige Verarbeitungseinrichtung 42 weiterleiten, wobei die Verarbeitungseinrichtung 42 ein Speichermedium 44 aufweist. Bei der
    Verarbeitungseinrichtung 42 handelt es sich vorzugsweise um einen Computer, beispielsweise einen PC.
  • Auf dem Speichermedium ist ein Computerprogramm gespeichert, welches zur Ausführung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens programmiert ist.
  • Wie in den Figuren 1, 2 und 3 durch die Pfeile angedeutet ist, werden von den Sensoren 40 Sensorsignale an die Verarbeitungseinrichtung 42 übertragen. Zu einem bestimmten Zeitpunkt T1 messen die drei Sensoren 40 jeweils eine statische Kraft F1, F2 bzw. F3. Sodann wertet das Computerprogramm des Speichermediums 44 die Sensorsignale aus und ermittelt hierbei insbesondere die gesamte wirkende statische Kraft (F = F1+F2+F3) sowie die Differenzen (D1 = |F1-F2|, D2 = |F1-F3|, D3 = |F2-F3|) zwischen den einzelnen gemessenen Kräften der Sensoren 40. Es wird folglich eine statische Kräfteverteilung ermittelt. Übersteigen die Differenzen (D1, D2 und/oder D3) einen fest oder von der Bedienperson voreingestellten Grenzwert G, beispielsweise, wenn die Verdichterplatte 28 schräg auf die Oberflächenstelle 30 aufgesetzt wird, so wird dies der Bedienperson des Baggers 20 durch entsprechende Ansteuerung einer Lampe 46 im Führerstand 48 optisch angezeigt. Die Bedienperson kann hierauf entsprechend reagieren, insbesondere den Anbauverdichter 10 vom Boden 32 abheben.
  • Zudem werden der Zeitpunkt der Ungleichbelastung, die ermittelten Differenzwerte D1, D2, D3 und vorzugsweise auch die gesamte wirkende statische Kraft F auf dem Speichermedium 44 hinterlegt. Ferner wird vorzugsweise die Lage des Anbauverdichters 10 zum Zeitpunkt der Ungleichbelastung mittels eines globales Sattelitennavigationssystems zur Positionsbestimmung (insbesondere mittels GPS) erfasst und hinterlegt. Insbesondere können über die gesamte Betriebsdauer die Lage, die wirkenden statischen Kräfte F, die ermittelten Differenzwerte D1, D2, D3 sowie die Zeitpunkte der Ungleichbelastung (Erreichen oder Überschreiten des Differenzgrenzwertes) hinterlegt werden. Kontinuierlich oder zu bestimmten Zeitpunkten können diese Daten sodann an einen zentralen Server beispielweise in einem Bauunternehmen insbesondere drahtlos übertragen werden.
  • Schließlich wird unter Einbeziehung von auf dem Speichermedium 44 hinterlegten Federsteifigkeiten und/oder Elastizitätsmoduln der Koppelelemente 26 sowie der gemessenen statischen Kräfte F1, F2 und F3 die relative Lage der Verdichterplatte 28 zum Oberteil 22 - unter Ausnutzung des Hookeschen Gesetzes und des Umstands, dass aus den drei Positionen der Sensoren 40 eine Ebene bestimmt werden kann, in der sich die Sensoren 40 befinden - zu jedem Betriebszeitpunkt ermittelt und ebenfalls auf dem Speichermedium 44 abgespeichert.
  • Andererseits ist denkbar, dass lediglich die zu jedem Betriebszeitpunkt von den drei Sensoren 40 gemessenen statischen Kräfte F1, F2 bzw. F3, und damit der gesamte Verlauf der statischen Kräfteverteilung auf dem Speichermedium 44 gespeichert werden. Sodann kann bei Bedarf, beispielsweise um nachzuweisen, dass eine Beschädigung von Rohren nicht durch die Einwirkung des Anbauverdichters 10 bedingt ist, eine Auswertung der statischen Kräfteverteilung - wie oben ausgeführt - erfolgen, um insbesondere das Auftreten von Überschreitungen des Grenzwertes G zu erfassen.
  • Insgesamt kann durch die Erfindung der Betrieb eines Anbauverdichters 10 verbessert werden, indem Schäden an Rohren in zu verdichtendem Boden durch Überbelastungen auf Grund von Ungleichbelastungen des Anbauverdichters 10 aber auch Schäden am Anbauverdichter 10 selbst durch derartige Ungleichbelastungen wirksam verhindert werden. Zudem kann eine gleichmäßigere Bodenverdichtung erreicht werden.
  • Figur 4 zeigt schematisch die drei Sensoren 40, die von ihnen erfassten Kräfte F1, F2 und F3, und die hieraus ermittelten Differenzen D1, D2 und D3 für einen Betriebsfall, bei dem die Verdichterplatte 28 derart schräg auf die Oberflächenstelle 30 gedrückt wird, dass die Anpresskraft am in Figur linken Rand der Verdichterplatte 28 deutlich höher ist als an dem in Figur 4 rechten Rand der Verdichterplatte 28, was durch entsprechende Pfeile unterhalb von der Verdichterplatte 28 angedeutet wird. Allerdings ist hierbei darauf hinzuweisen, dass Figur 4 der einfacheren Darstellung halber die drei Sensoren 40 nebeneinander zeigt. Tatsächlich sind diese jedoch gleichmäßig verteilt um einen senkrecht zur Blattebene von Figur 4 verlaufenden Kreis angeordnet.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betreiben eines an ein Tragfahrzeug (14), insbesondere einen Bagger, ankuppelbaren Anbauverdichters (10) mit einer schwingenden Verdichterplatte (28), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Größe (D1, D2, D3), die eine Verteilung der statischen Kraft, die zwischen der Verdichterplatte (28) und einer Oberflächenstelle (30) eines Bodens (32) wirkt, charakterisiert, mit wenigstens zwei Sensoren (40) erfasst wird, und dass basierend auf der erfassten Größe (D1, D2, D3) eine Aktion veranlasst wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    a. Erfassen von statischen Kräfte (F1, F2, F3) mittels der Sensoren (40);
    b. Ermitteln der die statische Kräfteverteilung charakterisierenden Größe in Form einer Differenz (D1, D2, D3) zwischen den gemessenen Kräften (F1, F2, F3);
    c. Vergleichen der in Schritt b. ermittelten Differenz (D1, D2, D3) mit einem Grenzwert (G); und
    d. Veranlassen einer Aktion, wenn der Grenzwert (G) erreicht und/oder überschritten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d. ein von einem Benutzer wahrnehmbares Signal erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal akustisch, optisch und/oder haptisch wahrnehmbar ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d. der Zeitpunkt der Grenzwerterreichung und/oder -überschreitung und die dazugehörige ermittelte Differenz (D1, D2, D3) oder eine andere, eine Ungleichbelastung charakterisierende Größe, auf einem Speichermedium (44) abgespeichert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbauverdichter (10) einen Ankuppelabschnitt, der vorzugsweise einen Schnellwechsler (12) und/oder eine Dreheinrichtung (14) umfasst, aufweist, dessen Unterseite mit einem Oberteil (22) verbunden ist, welches über elastische Koppelelemente (26) mit einem die Verdichterplatte aufweisenden Unterteil (24) verbunden ist, wobei die Sensoren (40) zwischen dem Ankuppelabschnitt und dem Oberteil (22) angeordnet sind, wobei wenigstens drei Sensoren (40) vorgesehen sind, und wobei in Schritt d. unter Einbeziehung von auf einem Speichermedium (44) hinterlegten Federsteifigkeiten und/oder Elastizitätsmoduln der Koppelelemente (26) sowie der gemessenen statischen Kräfte (F1, F2, F3) die relative Lage der Verdichterplatte (28) zum Oberteil (22) ermittelt und dem Benutzer angezeigt und/oder auf dem Speichermedium (44) abgespeichert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d. bei Überschreiten des Grenzwertes (G) die Schwingung der Verdichterplatte (28) unterbrochen wird und/oder das Tragfahrzeug (14) derart betätigt wird, dass die ausgeübte statische Kraft (F) reduziert wird.
  7. Speichermedium (44), dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm gespeichert ist, welches zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.
  8. Anbauverdichter (10), zum Ankuppeln an ein Tragfahrzeug (14), insbesondere einen Bagger, mit einer schwingenden Verdichterplatte (28), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Sensoren (40) zur Messung der statischen Kraft, mit der die Verdichterplatte (28) auf eine Oberflächenstelle (30) gedrückt wird, vorgesehen sind, wobei Signale der Sensoren (40) an eine Verarbeitungseinrichtung (42) geleitet werden, welche die Signale entsprechend einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche verarbeitet.
  9. Anbauverdichter (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbauverdichter (10) einen Ankuppelabschnitt, der vorzugsweise einen Schnellwechsler (12) und/oder eine Dreheinrichtung (14) umfasst, aufweist, dessen Unterseite mit einem Oberteil (22) verbunden ist, welches über elastische Koppelelemente (26) mit einem die Verdichterplatte (28) aufweisenden Unterteil (24) verbunden ist, wobei die Sensoren (40) zwischen dem Ankuppelabschnitt und dem Oberteil (22) angeordnet sind.
  10. Anbauverdichter (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (40) als Kraftaufnehmer oder als insbesondere an einem Messring angeordnete Dehnungsmessstreifen ausgebildet sind.
  11. Anbauverdichter (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er eine vorzugsweise drahtlose Signalübertragungseinrichtung aufweist, welche das Signal des Sensors (40) an eine tragfahrzeugseitige Verarbeitungseinrichtung (42) oder ein Signal der Verarbeitungseinrichtung an eine tragfahrzeugseitige Anzeigeeinrichtung (46) übermittelt.
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