EP4316665A1

EP4316665A1 - Gesteinsverarbeitungsvorrichtung mit verbesserter abbauplanung der halde des verarbeitungsergebnisses

Info

Publication number: EP4316665A1
Application number: EP23185120.5A
Authority: EP
Inventors: Tobias Böckle; Thomas Kühnle
Original assignee: Kleemann GmbH
Current assignee: Kleemann GmbH
Priority date: 2022-07-19
Filing date: 2023-07-12
Publication date: 2024-02-07
Also published as: CN117414904A; US20240024890A1; DE102022118039B3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) zur Zerkleinerung oder/und zur größenmäßigen Sortierung von körnigem mineralischem Material (M), umfassend:- eine Materialaufgabevorrichtung (22) mit einem Materialpuffer (24),- wenigstens eine Arbeitseinheit aus+ wenigstens einer Brechvorrichtung (14) und+ wenigstens einer Siebvorrichtung (16, 18),- wenigstens eine Fördervorrichtung (26, 32) zur Förderung von Material zwischen zwei Vorrichtungskomponenten,- wenigstens eine Austragsfördervorrichtung (29, 42, 46) zur Förderung von verarbeitetem Material auf eine Halde (30, 44, 48),- eine Steuervorrichtung (60),- wenigstens einen Haldensensor (96, 98) zur Erfassung wenigstens eines Zustands oder/und einer zeitlichen Veränderung einer Größe der Halde (30, 44, 48), wobei der Haldensensor (96, 98) mit der Steuervorrichtung (60) verbunden ist,- wenigstens eine Ausgabevorrichtung (66) zur Ausgabe von Information, wobei die Ausgabevorrichtung (66) mit der Steuervorrichtung (60) verbunden ist.Erfindungsgemäß ist die Steuervorrichtung (60) dazu ausgebildet, in einem Betrieb mit diskontinuierlichem Abbau der wenigstens einen Halde (30, 44, 48) auf Grundlage des wenigstens einen Erfassungssignals eine Abbau-Zeitinformation über eine Ausführungszeit eines zukünftigen Abbaus der Halde (30, 44, 48) zu ermitteln, wobei die Ausgabevorrichtung (66) dazu ausgebildet ist, die ermittelte Abbau-Zeitinformation auszugeben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gesteinsverarbeitungsvorrichtung zur Zerkleinerung oder/und zur größenmäßigen Sortierung von körnigem mineralischem Material, wobei die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung als Vorrichtungskomponenten umfasst:

eine Materialaufgabevorrichtung mit einem Materialpuffer zur Beladung mit zu verarbeitendem Ausgangsmaterial,
wenigstens eine Arbeitseinheit aus
- + wenigstens einer Brechvorrichtung und
- + wenigstens einer Siebvorrichtung,
wenigstens eine Fördervorrichtung zur Förderung von Material zwischen zwei Vorrichtungskom ponenten,
wenigstens eine Austragsfördervorrichtung zur Förderung von verarbeitetem Material aus der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung auf eine diskontinuierlich abbaubare Halde,
eine Steuervorrichtung zur Steuerung von Vorrichtungskomponenten der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung,
wenigstens einen Haldensensor zur Erfassung wenigstens eines Haldenparameters, welcher einen Zustand oder/und eine zeitliche Veränderung einer räumlichen Größe oder/und Gestalt der Halde repräsentiert, wobei der Haldensensor zur Übertragung eines den wenigstens einen erfassten Haldenparameter repräsentierenden Erfassungssignals signalübertragungsmäßig mit der Steuervorrichtung verbunden ist,
wenigstens eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe von Information, wobei die Ausgabevorrichtung zur Übertragung von Information signalübertragungsmäßig mit der Steuervorrichtung verbunden ist.

Im Stand der Technik sind aus der WO 2020/007846 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Management von Schüttgut einer Mine bekannt. Die Druckschrift fokussiert stark auf die die abzubauende Halde aufbauende Fördereinrichtung. Dieser muss jedoch zwingend eine Vorrichtung vorgelagert sein, welche Material aus der Mine in körniges Schüttgut aufbricht, das durch die Fördereinrichtung letztendlich zur Halde gefördert wird. Die aus der WO 2020/007846 A1 bekannten Verfahren und Vorrichtung dienen im Wesentlichen dazu, beim Haldenaufbau Bereiche von angehäuftem Schüttgut mit innerhalb eines Bereichs gleichen, aber zwischen den Bereichen unterschiedlichen Materialparametern, wie beispielsweise Erzgehalt, lokal zu registrieren, um deren gezielten Abtrag beim Haldenabbau zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine in der WO 2020/007846 A1 nicht offenbarte mobile Gesteinsverarbeitungsvorrichtung mit einem Fahrwerk, welches der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung gestattet, selbstfahrend den Aufstellungsort zu verändern oder/und selbstfahrend zwischen einem Aufstellungsort für einen Gesteinsverarbeitungsbetrieb und einem Transportmittel für einen Transport der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung zu verfahren. Aufgrund des in der Regel hohen Gewichts der mobilen, insbesondere selbstfahrenden, Gesteinsverarbeitungsvorrichtung ist das Fahrwerk meist ein Raupenfahrwerk, wenngleich ein Räderfahrwerk alternativ oder zusätzlich zu einem Raupenfahrwerk nicht ausgeschlossen sein soll.
Eine Gesteinsverarbeitungsvorrichtung mit sowohl einer Siebvorrichtung als auch einer Brechvorrichtung ist aus der US 4,281,800 bekannt. Diese vorbekannte Gesteinsverarbeitungsvorrichtung ist Teil einer Gesteinsverarbeitungsanlage mit einer der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung im Materialfluss nachgelagerten Gesteinsmühle. Die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung wird aus einem Steinbruch durch ein Förderband kontinuierlich mit zu verarbeitendem Material beladen.
Aus der US 4,909,449 ist eine Gesteinsverarbeitungsvorrichtung bekannt, welche über eine Lichtanlage, etwa eine Art Ampelanlage, Fahrzeugen, die die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung diskontinuierlich beladen, ihre momentane Aufgabebereitschaft für neu zuzuführendes Gestein anzeigt.
Für einen technisch und wirtschaftlich optimalen Betrieb ist es erforderlich, dass eine von einer Austragsfördervorrichtung aufgebaute Halde rechtzeitig wieder abgebaut wird, bevor diese so stark anwächst, dass ihr Anwachsen den Betrieb der Austragsfördervorrichtung beeinträchtigt oder beeinflusst. Für einen wirtschaftlich optimalen Betrieb ist es außerdem hilfreich, eine von einer Austragsfördervorrichtung aufgebaute Halde, je nach äußeren Verhältnissen, nicht zu stark abzubauen, um ihre Stabilität nicht zu gefährden. Insbesondere bei starkem Wind kann auf eine zu stark abgebaute Halde abgeworfenes Material aufgrund der langen Falldauer unerwünschterweise verblasen werden, wodurch von der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung verarbeitetes Material verloren geht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung auf der Ausgabeseite zur Ausgabe von verarbeitetem Material für einen möglichst vorteilhaften technischen und wirtschaftlichen Betrieb zu verbessern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe an einer eingangs genannten gattungsgemäßen Gesteinsverarbeitungsvorrichtung dadurch, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, in einem Betrieb mit diskontinuierlichem Abbau der wenigstens einen Halde auf Grundlage des wenigstens einen Erfassungssignals eine Abbau-Zeitinformation zu ermitteln, welche eine Ausführungszeit eines zukünftigen Abbaus der Halde durch Materialentnahme aus der Halde repräsentiert, wobei die Ausgabevorrichtung dazu ausgebildet ist, die ermittelte Abbau-Zeitinformation auszugeben.
Das Erfassungssignal des Haldensensors kann einen Zustand der Halde repräsentieren, insbesondere einen Zustand der Größe oder/und der Gestalt der Halde. Die Größe der Halde kann durch ihre Höhe über dem sie tragenden Grund repräsentiert sein oder durch Parameterwerte, aus welchen sich diese Höhe erschließen lässt. So kann ebenfalls durch Erfassung eines Zustands der Gestalt der Halde auf deren Größe geschlossen werden, etwa bei kegelförmiger Halde durch Kenntnis des Durchmessers ihrer auf dem sie tragenden Grund aufliegenden Basis und der Neigung ihrer Mantelfläche relativ zum Grund bzw. des Kegelwinkels.
So kann der wenigstens eine Haldensensor wenigstens eine Gestaltabmessung der Halde als den wenigstens einen Haldenparameter erfassen. Mögliche Gestaltabmessungen sind die zuvor genannten Parameter: Haldenhöhe, Durchmesser oder allgemein eine charakteristische Abmessung der Haldenbasis oder/und Flächeninhalt der Haldenbasis, Neigungswinkel der von der Haldenbasis zu einem von der Haldenbasis in Höhenrichtung fernliegenden Haldenkopf hin sich erstreckenden Haldenmantelfläche. Die Steuervorrichtung ist dann dazu ausgebildet, auf Grundlage der wenigstens einen erfassten Gestaltabmessung eine Höhenlage eines Haldenkopfes zu ermitteln.
Die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung umfasst bevorzugt eine Zeitmessvorrichtung, welche signalübertragungsmäßig mit der Steuervorrichtung verbunden ist, gegebenenfalls unter Zwischenanordnung eines Datenspeichers. Die oder eine Zeitmessvorrichtung kann in den wenigstens einen Sensor oder/und in die Eingabevorrichtung oder/und in die Steuervorrichtung integriert sein. Durch Signale der Zeitmessvorrichtung kann die Steuervorrichtung Erfassungsereignissen des wenigstens einen Haldensensors oder/und Erfassungsereignissen wenigstens eines Betriebssensors zur Erfassung wenigstens eines Betriebsparameters der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung oder/und Eingabeereignissen wenigstens einer Eingabevorrichtung eine Ereigniszeit zuordnen. Aus dem zeitlichen Abstand von wenigstens zwei Ereigniszeiten für ein gleichartiges Ereignis, etwa die Erfassung ein und desselben Haldenparameters oder ein und desselben Betriebsparameters, kann die Steuervorrichtung eine den jeweiligen Ereignissen zugeordnete Änderungsrate bestimmen. So kann die Steuervorrichtung aus zwei Erfassungen der Haldenhöhe oder allgemein eines Zustands der Haldengröße oder/und der Haldengestalt und dem bekannten zeitlichen Abstand zwischen diesen Erfassungsereignissen eine Änderungsrate der Haldengröße oder/und der Haldengestalt ermitteln. Dies ist ein Beispiel für eine Ermittlung einer zeitlichen Veränderung der Höhenlage des Haldenkopfes der Halde als eines Wachstumsparameters der Halde.
Aus dem ermittelten Wachstumsparameter und einem durch Erfassung bekannten Zustand der Haldengröße oder/und der Haldengestalt kann die Steuervorrichtung beispielsweise durch Extrapolation eine nächste Ausführungszeit eines Materialabbaus ermitteln, gegebenenfalls unter Berücksichtigung einer Sicherheitsmarge, welche sicherstellen soll, dass die Halde einen vorbestimmten Ort nicht erreicht. Der vorbestimmte Ort kann ein Abwurfbereich der die jeweilige Halde aufbauenden Austragsfördervorrichtung sein, um zu verhindern, dass die Halde bis zur Austragsfördervorrichtung anwächst und mit dieser kollidiert oder/und diese blockiert. Der vorbestimmte Ort kann zusätzlich oder alternativ der Raumbereich einer Nachbarhalde sein, um eine Vermischung von deren Material mit dem Material der aktuell ausgeschütteten Halde zu verhindern.
Zusätzlich zum Zustand der Größe oder/und der Gestalt der Halde kann durch wenigstens einen Betriebssensor ein Füllgrad der die jeweilige Halde aufbauenden Austragsfördervorrichtung als ein relevanter Betriebsparameter der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung erfasst werden. Die Förderleistung der Austragsfördereinrichtung hat nämlich unmittelbar Einfluss auf das Haldenwachstum. So kann durch Erfassung des Füllgrads der die jeweilige Halde aufschüttenden Austragsfördervorrichtung der wenigstens eine ermittelte Haldenparameter durch die Steuervorrichtung auf Plausibilität überprüft oder sogar korrigiert werden. Entsprechendes gilt für die Erfassung einer Fördergeschwindigkeit der Austragsfördervorrichtung, welche durch ihren Förderbetrieb die jeweilige Halde aufbaut.
Das Produkt aus Füllgrad und Fördergeschwindigkeit einer Fördervorrichtung gibt ein Maß für das durch die Fördervorrichtung geförderte Materialvolumen bzw. für die Förderleistung der Fördervorrichtung an.
Die Fördervorrichtung sowie die Austragsfördervorrichtung können jeweils eine Bandfördervorrichtung oder eine Rinnenfördervorrichtung sein, wobei Letztere bevorzugt nach Mikrowurfprinzip als Vibrationsförderer fördert. Gerade als Fördervorrichtung zur Förderung zwischen Materialpuffer und einer Brechvorrichtung ist ein Vibrationsförderer, vorzugsweise in Gestalt einer Rinnenfördervorrichtung, bevorzugt. Die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung kann auch eine Mehrzahl an Fördervorrichtungen aufweisen und wird in der Regel eine solche Mehrzahl aufweisen, beispielsweise weil nicht dieselbe Fördervorrichtung als Aufgabefördervorrichtung vom Materialpuffer weg zu einer Arbeitseinheit und als Austragsfördervorrichtung von einer Arbeitseinheit weg aus der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung hinaus auf eine dadurch aufgebaute Halde fördern kann. Im Falle einer Mehrzahl von Fördervorrichtungen können diese unterschiedliche Förderprinzipien nutzen, wie das oben bereits beschriebene Mikrowurfprinzip bei Vibrationsförderern oder/und wie ein Bandförderer, wobei der Bandförderer aufgrund der im Austrag auftretenden geringeren Korngröße und einer üblicherweise homogeneren Korngrößenverteilung in der Regel als Austragsfördervorrichtung zur Anwendung kommt.
Eine Fördergeschwindigkeit einer Fördervorrichtung kann in unterschiedlicher Art und Weise ermittelt werden. Die Fördergeschwindigkeit kann unabhängig von der Art der Fördervorrichtung durch Erfassung einer Bewegung in Förderrichtung eines auf der Fördervorrichtung liegenden Materials bestimmt werden, etwa durch Lichtschranke, durch Ultraschall, durch optische Erfassung und Bildverarbeitung und dergleichen. Eine Fördergeschwindigkeit eines Bandförderers kann durch Erfassung der Drehzahl einer mit dem Förderband kooperierenden Rolle, sei es Stützrolle oder Antriebsrolle, oder durch Erfassung unmittelbar der Bahngeschwindigkeit des Förderbands erfasst werden. Bei Vibrationsförderern kann die Vibrationsamplitude und die Vibrationsfrequenz ein Maß für die Geschwindigkeit von auf einem Vibrationsförderer aufliegendem Material sein, sodass eine Erfassung der Vibrationsamplitude und der Vibrationsfrequenz eine Erfassung von die Fördergeschwindigkeit repräsentierenden Größen ist. Für alle Fördervorrichtungen gilt außerdem, dass deren Förderleistung aus der Antriebsleistung eines sie antreibenden Motors ableitbar ist, so dass die Förderleistung mittelbar aus der Erfassung eines Motordrehmoments und einer Motordrehzahl ableitbar ist. Für manche Bauarten an Elektromotoren ist das abgegebene Motordrehmoment aus dem gezogenen Motorstrom ermittelbar. Für hydraulische Motoren gilt, dass das abgegebene Drehmoment proportional ist zum Produkt aus dem Druckabfall über den hydraulischen Motor hinweg und dessen Schluckvolumen. Ansonsten kann für jeden Motor abhängig von seinen Stellgrößen ein Drehmomentkennfeld ermittelt und in einem Datenspeicher bzw. in dem oben bereits genannten Datenspeicher abgespeichert werden. Aus den erfassten Stellgrößen kann dann durch Abruf des Drehmomentkennfelds von der Steuervorrichtung das Motordrehmoment ermittelt werden.
Da das Erfassungssignal, wie eingangs beschrieben, wenigstens einen sensorisch erfassten Haldenparameter repräsentiert, kann die Steuervorrichtung auf Grundlage des wenigstens einen Erfassungssignals einen zukünftigen Bedarf der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung an Abbau bzw. Abtrag von auf die wenigstens eine Halde ausgegebenem verarbeitetem Material ermitteln und somit als Abbau-Zeitinformation prognostizieren. Die Begriffe "Abbau" und "Abtrag" werden in der vorliegenden Anmeldung synonym gebraucht. Durch Ausgabe der ermittelten Abbau-Zeitinformation können Dritte, wie etwa ein Maschinenführer einer Abbauvorrichtung, die Abbau-Zeitinformation zur Kenntnis nehmen und folglich ihren Materialabbau an der wenigstens einen von der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung gebildeten Halde im Voraus planen. Alternativ kann die ermittelte und ausgegebene Abbau-Zeitinformation von einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wie etwa einer Steuervorrichtung, wenigstens einer Abbauvorrichtung automatisiert verarbeitet und deren Abbaubetrieb unter Berücksichtigung der Abbau-Zeitinformation eingerichtet und ausgeführt werden, sodass zu der von der Abbau-Zeitinformation repräsentierten Ausführungszeit tatsächlich ein Materialabbau an der wenigstens einen Halde durchgeführt werden kann.
Grundsätzlich kann die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung mehr als eine Austragsfördervorrichtung aufweisen, von welchen jede während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung eine Halde aufbaut. Eine Austragsfördervorrichtung kann auch relativ zu einem Maschinenrahmen der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung beweglich angeordnet sein, sodass ein und dieselbe Austragsfördervorrichtung sukzessive mehr als eine Halde aufbauen kann. Dies gilt auch für eine Austragsfördervorrichtung aus einer Mehrzahl von Austragsfördervorrichtungen der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung.
Die Ausführungszeit kann ein Ausführungszeitpunkt oder/und ein Ausführungszeitbereich sein. Die Ausführungszeit kann den frühestmöglichen künftigen Zeitpunkt angeben, zu bzw. ab welchem Material an der wenigstens einen Halde abgebaut bzw. abgetragen werden kann bzw. werden soll. Die Ausführungszeit kann zusätzlich oder alternativ eine künftige Zeitspanne angeben, über welche hinweg Material an der wenigstens einen Halde abgebaut bzw. abgetragen werden kann bzw. werden soll.
Die Abbau-Zeitinformation kann eine relative Abbau-Zeitinformation bezogen auf eine Bezugszeit, etwa die aktuelle Ist-Zeit, sein. Die Abbau-Zeitinformation kann etwa in der Art einer Wartedauer bis zum nächsten Materialabbau ausgegeben werden. Alternativ kann die Abbau-Zeitinformation eine absolute Abbau-Zeitinformation sein, welche einen Ausführungszeitpunkt oder einen Beginn einer Ausführungszeitspanne als Uhrzeit in der jeweils relevanten Zeitzone repräsentiert. Ein Ende der Ausführungszeitspanne kann erforderlichenfalls wiederum als absolute Abbau-Zeitinformation oder als relative Abbau-Zeitinformation bezogen auf einen Bezugszeitpunkt, vorzugsweise auf den Beginn der Ausführungszeitspanne sein. In der Regel wird es jedoch ausreichen, jenen Zeitpunkt als Ausführungszeitpunkt anzugeben, ab welchem in der Zukunft ein Materialabbau erfolgen kann.
Zum Zeitpunkt der Ausgabe der Abbau-Zeitinformation durch die Ausgabevorrichtung befindet sich die durch die Abbau-Zeitinformation repräsentierte Ausführungszeit in der Zukunft. Dabei geht es nicht nur um eine theoretische Zukunft aufgrund von Signalübertragungsdauern im Mikro- oder Nanosekundenbereich, sondern um eine Zukunft, welche wenigstens im einstelligen Sekundenbereich vom Zeitpunkt der Ausgabe der Abbau-Zeitinformation entfernt gelegen ist. Häufig wird die Ausführungszeit im zwei- oder sogar im drei- oder vierstelligen Sekundenbereich vom Zeitpunkt der Ausgabe der Abbau-Zeitinformation in die Zukunft entfernt gelegen sein.
Bevorzugt ist die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung dazu ausgebildet, in dem Betrieb mit diskontinuierlichem Abbau der wenigstens einen Halde für wenigstens zwei, besonders bevorzugt für mehr als zwei, aufeinanderfolgende zukünftige Materialabträge jeweils eine individuelle Ausführungszeit als Abbau-Zeitinformation zu ermitteln und mittels der Ausgabevorrichtung jeweils auszugeben. Somit können die Ausführungszeiten einer Reihe von aufeinander folgenden Materialabträgen abhängig von dem wenigstens einen durch das wenigstens eine Erfassungssignal repräsentierten Haldenparameter individuell für die sich jeweils durch den vorhergehenden Materialabbau weiterentwickelnde Betriebssituation der abgebauten und durch ihre zugeordnete Austragsfördervorrichtung weiterhin aufgebaute Halde oder/und durch einen sensorisch erfassten Betriebsparameter der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung passend ermittelt und als Abbau-Zeitinformation ausgegeben werden.
Die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung kann als die wenigstens eine Arbeitseinheit nur eine oder mehrere Siebvorrichtungen aufweisen. Die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung ist dann eine reine Siebanlage. Ebenso kann die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung als die wenigstens eine Arbeitseinheit nur eine oder mehrere Brechvorrichtungen aufweisen. Die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung ist dann eine reine Brechanlage. In der bevorzugten Konfiguration umfasst die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung sowohl wenigstens eine Siebvorrichtung als auch wenigstens eine Brechvorrichtung. Die Siebvorrichtung kann ein der Brechvorrichtung im Materialfluss vorgelagertes Vorsieb sein, gegebenenfalls mit mehreren Siebdecks, oder/und kann ein der Brechvorrichtung im Materialfluss nachgelagertes Nachsieb sein, um das von der Brechvorrichtung gelieferte Ergebnis nach Korngrößen zu sortieren. Auch das Nachsieb kann wenigstens ein Siebdeck bzw. mehrere Siebdecks umfassen.
Die Brechvorrichtung kann eine beliebige bekannte Brechvorrichtung sein, etwa ein Prallbrecher oder ein Backenbrecher oder ein Kegelbrecher oder ein Walzenbrecher. Dann, wenn die Gesteinsverarbeitungsanlage mehr als eine Brechvorrichtung aufweist, können diese Brechvorrichtungen gleichartige Brechvorrichtungen oder verschiedenartige Brechvorrichtungen sein. Jede einzelne Brechvorrichtung kann eine der oben genannten Brecherarten aus Prallbrecher, Backenbrecher, Kegelbrecher und Walzenbrecher sein.
Zur Ermittlung der Abbau-Zeitinformation kann die Steuervorrichtung dazu ausgebildet sein, aus einem Datenspeicher einen unteren Höhenlagen-Schwellenwert der Halde abzurufen und ausgehend von dem Wachstumsparameter eine Abbau-Zeitinformation für einen frühesten zukünftigen Abbau der Halde zu ermitteln.
Der untere Höhenlagen-Schwellenwert oder ein weiterer unterer Höhenlagen-Schwellenwert kann von der Steuervorrichtung außerdem dazu herangezogen werden, eine maximale Abbaumenge von aus der Halde abtragbarem Material zu ermitteln, um einen Verbleib einer Mindestgröße der Halde nach einem Materialabbau zu gewährleisten.
Zusätzlich oder alternativ kann die Steuervorrichtung dazu ausgebildet sein, aus einem Datenspeicher einen oberen Höhenlagen-Schwellenwert der Halde abzurufen und ausgehend von dem Wachstumsparameter eine Abbau-Zeitinformation für einen spätesten zukünftigen Abbau der Halde zu ermitteln.
Der Datenspeicher ist bevorzugt der oben bereits genannte Datenspeicher. Ganz allgemein umfasst die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung bevorzugt einen Datenspeicher, welcher signalübertragungsmäßig mit der Steuervorrichtung und bevorzugt auch mit dem wenigstens einen Haldensensor verbunden ist.
Wenngleich es grundsätzlich möglich ist, dass die Steuervorrichtung die Abbau-Zeitinformation ausschließlich aus Erfassungssignalen des wenigstens einen Haldensensors, gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Erfassungssignalen wenigstens eines Betriebssensors zur Ermittlung wenigstens eines Betriebsparameters der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung, ermittelt, soll nicht ausgeschlossen sein, dass die Steuervorrichtung bei der Ermittlung der Abbau-Zeitinformation auch Informationseingaben durch einen Maschinenführer oder eine andere Person berücksichtigt. Hierzu kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von Information umfasst, wobei die Eingabevorrichtung zur Übertragung von Information signalübertragungsmäßig mit der Steuervorrichtung verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, in dem Betrieb mit diskontinuierlichem Haldenabbau die Abbau-Zeitinformation auf Grundlage des wenigstens einen Erfassungssignals und einer in die Eingabevorrichtung eingegebenen Information zu ermitteln.
Die Eingabevorrichtung kann jede beliebige Eingabevorrichtung sein, etwa eine Tastatur, ein Touchscreen und dergleichen. Die Eingabevorrichtung kann außerdem durch eine Kabelstrecke oder eine Funkstrecke signalübertragungsmäßig mit der Steuervorrichtung verbunden sein, sodass sie nicht notwendigerweise an der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung körperlich vorhanden sein muss. Als signalübertragungsmäßige Verbindung der Eingabevorrichtung oder auch des wenigstens einen Haldensensors oder/und des wenigstens einen Betriebssensors mit der Steuervorrichtung gilt auch eine Verbindung unter Zwischenanordnung des Datenspeichers, in welchen in die Eingabevorrichtung eingegebene Information oder/und vom wenigstens einen Haldensensor zur Erfassung des wenigstens einen Haldenparameters oder/und von dem wenigstens einen Betriebssensor ausgegebene Information als Daten gespeichert und als gespeicherte Daten von der Steuervorrichtung abgerufen werden. Ebenso können die Eingabevorrichtung oder/und der wenigstens eine Haldensensor oder/und der wenigstens eine Betriebssensor unmittelbar mit dem Datenspeicher signalübertragungsmäßig verbunden sein, sodass die Eingabevorrichtung in sie eingegebene Information ebenso unmittelbar in den Datenspeicher zur Speicherung übertragen kann wie der wenigstens eine Haldensensor oder/und der wenigstens eine Betriebssensor Ergebnisse des jeweiligen Erfassungsbetriebs des Sensors.
In dem Datenspeicher können Daten, welche sich über die Betriebslebensdauer der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung nicht ändern oder nur unter großem Aufwand geändert werden können, beispielsweise über die strukturelle maschinelle Konfiguration der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung und deren Komponenten, dauerhaft hinterlegt sein und beispielsweise vom Hersteller der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung während der Herstellung derselben bzw. vor ihrer Auslieferung hinterlegt werden. Sollte sich dennoch, etwa im Zuge einer Wartung oder einer Reparatur, die Maschinenkonfiguration ändern, kann der die Wartung oder Reparatur ausführende Betrieb entsprechende Inhaltsänderungen am Datenspeicher ausführen.
Der Datenspeicher kann körperlich durch eine Signalleitung oder/und unkörperlich mit der Steuervorrichtung signalübertragungsmäßig verbunden sein, etwa durch eine Funkstrecke oder durch eine Übertragung optischer Signale. Grundsätzlich kann der Datenspeicher daher gesondert und mit Abstand von der übrigen Gesteinsverarbeitungsvorrichtung vorgesehen sein. Die "übrige Gesteinsverarbeitungsvorrichtung" ist dabei repräsentiert durch ihren Maschinenkörper. Der Maschinenkörper umfasst den Maschinenrahmen und alle mit diesem verbundene Komponenten der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung, auch wenn diese relativ zum Maschinenrahmen beweglich angeordnet sind.
Der Haldensensor kann in verschiedener Weise in Bezug zur übrigen Gesteinsverarbeitungsvorrichtung angeordnet sein. Beispielsweise kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der wenigstens eine Haldensensor als vorrichtungsgestützter Haldensensor an der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung angeordnet sein. Da die Austragsfördervorrichtung, welche die vom Haldensensor erfasste Halde anhäuft, sich räumlich besonders nahe an der sensorisch zu erfassenden Halde befindet, ist die Austragsfördervorrichtung ein möglicher bevorzugter Ort zur Anordnung des Haldensensors. Häufig ist die Austragsfördervorrichtung eine Bandfördervorrichtung, welche verarbeitetes Material abwirft, sodass sich, unter Berücksichtigung eines seitlichen Abstands aufgrund der Trajektorie des abgeworfenen Materials in Gestalt einer Wurfparabel, unter dem Abwurf-Längsende der Austragsfördervorrichtung mit fortlaufender Zeit eine in die Höhe wachsende Halde bildet. Dann ist ein das Abwurf-Längsende enthaltender Längsendbereich der Austragsfördervorrichtung ein bevorzugter Anordnungsort für den Haldensensor. Bevorzugt enthält der Längsendbereich die letzten 20 %, besonders bevorzugt die letzten 10 % der Förderlänge der Austragsfördervorrichtung einschließlich des Abwurf-Längsendes.
Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Haldensensor als ortsfester bodengestützter Haldensensor räumlich entfernt von der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung, aber signalübertragungsmäßig mit dieser verbunden, in der Umgebung der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung festgelegt sein. Beispielsweise kann der wenigstens eine Haldensensor mit einem eigenen Gestell oder Gerüst am Boden aufgestellt bzw. verankert sein, sodass er die von ihm zu überwachende Halde besonders gut erfassen kann, aber durch einen räumlichen Abstand von Schmutz oder umherfliegenden Schüttgut weitestgehend unbeeinträchtigt bleibt.
Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Haldensensor als mobiler Haldensensor relativ zu der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung beweglich, aber signalübertragungsmäßig mit dieser verbunden, bereitgestellt sein. Der Haldensensor kann an einem anderen Fahrzeug der Baustelle, auf welchem die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung eingesetzt ist, angeordnet sein. Ebenso kann der Haldensensor an einer Flugdrohne angeordnet sein, welche die vom wenigstens einen Haldensensor zu erfassende Halde überfliegt oder/und umfliegt, insbesondere nach einem vorbestimmten Muster über- oder/und umfliegt, sodass Information über die Halde vom Haldensensor zwar zu unterschiedlichen Zeiten, jedoch bevorzugt von denselben Erfassungsorten aus erfasst werden kann, was die Vergleichbarkeit von zu unterschiedlichen Zeiten erfasster Information über die Halde erhöht. Hierzu kann die Steuervorrichtung der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung bevorzugt dazu ausgebildet sein, eine wenigstens einen Haldensensor tragende Flugdrohne nach Maßgabe eines vorbestimmten Programms ferngesteuert eine vorbestimmte Trajektorie abfliegen zu lassen. Die vorbestimmte Trajektorie kann zuvor durch ein Teach-In-Verfahren festgelegt und im Datenspeicher hinterlegt werden. Anstelle einer Flugdrohne kann wenigstens ein Haldensensor an einem bodengebundenen ferngesteuerten Fahrzeug angeordnet sein, was jedoch wegen der höheren Gefahr einer Beschädigung durch die rauen Betriebsumständen auf einer typischen Baustelle weniger bevorzugt ist. Der Begriff "Baustelle" schließt dabei ganz allgemein alle Stätten einer Erzeugung oder Bereitstellung von von der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung zu verarbeitendem Material ein, wie beispielsweise Steinbrüche, Kiesgruben, Recyclinghöfe, Bauwerkabrissorte und dergleichen. Der Begriff "mineralisches Material" schließt daher sowohl natürliches wie auch durch Verarbeitung erzeugtes mineralisches Material ein. Zu letzterem zählen Baustoffe ebenso wie rückgeführtes Überkorn.
Der wenigstens eine Haldensensor kann den wenigstens einen Haldenparameter auf Grundlage von unterschiedlichen physikalischen Wirkprinzipien erfassen. Beispielsweise kann der wenigstens eine Haldensensor den wenigstens einen Haldenparameter akustisch erfassen, insbesondere durch Ultraschall. So kann aus der Laufzeit von von der Halde, insbesondere vom Haldenkopf, reflektiertem Ultraschall ein Abstand der Halde, insbesondere des Haldenkopfes, zum Haldensensor bestimmt werden. Aus der bekannten Anordnungsposition des Haldensensors relativ zum Maschinenrahmen der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung und der bekannten Geometrie des Maschinenrahmens kann die Lage des Haldensensors relativ zu dem die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung umgebenden Boden und somit aus dem Erfassungssignal eine Information über die Höhenlage des Haldenkopfes gewonnen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann der Haldensensor die Halde und insbesondere den Haldenkopf durch elektromagnetische Strahlung erfassen. Hierbei können wiederum Laufzeitmessungen reflektierter elektromagnetischer Strahlen analog zur oben beschriebenen Ultraschall-basierten Erfassung die Ermittlung eines Abstands des bestrahlten Haldenbereichs zum Haldensensor und aus dieser Information unter Berücksichtigung der bekannten Anordnungsposition des Haldensensors, einer bekannten Abstrahlrichtung und bekannten Maschinenabmessungen die Ermittlung einer Information über die Höhenlage des bestrahlten Haldenbereichs ermöglichen.
Zu einer Erfassung des wenigstens einen Haldenparameters mit elektromagnetischer Strahlung zählt auch die Nutzung passiver elektromagnetischer Strahlung, also beispielsweise von Licht, welche von der Halde reflektiert wird. Durch eine derartige optische Erfassung der Halde, etwa durch eine Kamera, können mit bildverarbeitender Datenverarbeitung der optischen Erfassungsergebnisse Informationen zur Höhenlage eines Haldenkopfes der Halde oder/und bei ausreichendem Kontrast der Halde zu ihrem Hintergrund Gestaltinformation, etwa hinsichtlich eines Kegelwinkels einer in der Regel aufgeschütteten kegelförmigen Halde, ermittelt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann eine Höheninformation oder/und eine Gestaltinformation der Halde taktil erfasst werden, indem man ausgehend von einem bekannten Anordnungsort des Haldensensors ein in seiner räumlichen Anordnung relativ zum Haldensensor bekanntes Tastorgan zur Anlage an eine Oberfläche der Halde bringt. Bei mehrfacher Anlage des Tastorgans können so Punkte der Haldenoberfläche ermittelt und zu einer Haldengestalt extrapoliert werden.
Die Ausgabevorrichtung kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung dazu ausgebildet sein, zusätzlich zur Abbau-Zeitinformation Information über die Art oder/und über die Zusammensetzung oder/und über den Ort des Haldenmaterials auszugeben.
Information über die Art des Haldenmaterials kann zuvor über die Eingabevorrichtung eingegeben worden sein oder kann von einer anderen Vorrichtung auf der Baustelle an die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung übertragen worden sein. Weiter können Informationen über die Art des Haldenmaterials an der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung selbst ermittelt worden sein. Zu Informationen über die Art des Haldenmaterials zählt Information über die mittlere Korngröße, die Korngrößenverteilung, die Kornform, den Feuchtegehalt, die Abrasivität, das Brechverhalten des Materials oder auch die Farbe des Materials. Analoges gilt für die Ermittlung und Bereitstellung von Information über die Zusammensetzung des Materials. Diese kann beispielsweise an der Baustelle durch eine gesonderte Vorrichtung oder durch entsprechende Sensoren an der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung durch Bestrahlung mit hochenergetischen elektromagnetischen Strahlen, wie etwa Röntgenstrahlen, aus der Bestrahlungsantwort des bestrahlten Materials anhand von im Datenspeicher hinterlegten Kennfeldern ermittelt werden.
Der Ort des Haldenmaterials kann aus dem, etwa durch GPS-Empfänger der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung, bekannten Ort der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung und dem durch den wenigstens einen Haldensensor relativ zur Gesteinsverarbeitungsvorrichtung bekannten Ort der Halde ermittelt und ausgegeben werden. Die Ausgabevorrichtung kann den Ort der abzubauenden Halde in GPS-Koordinaten ausgeben oder/und in Koordinaten relativ zu einem Bezugspunkt der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung oder/und der Baustelle. Hierdurch kann eine Abbauvorrichtung nicht nur die Information erhalten, ab wann sie, gegebenenfalls wie viel, Material abbauen soll, sondern auch wo dies erfolgen soll. Dies erleichtert dann, wenn mehrere Halden auf einer Baustelle aufgeschüttet werden, die Orientierung der Abbauvorrichtung und den zielgerichteten Abbau erheblich.
Um die Abbau-Zeitinformation Dritten, insbesondere Maschinenführern von Abbauvorrichtungen, zugänglich zu machen, kann die Ausgabevorrichtung dazu ausgebildet sein, Information in einer Art ungerichteter Ausgabe empfängerunabhängig in einen die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung wenigstens teilweise umgebenden oder/und an die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung angrenzenden Raumbereich auszugeben. Dies bedeutet bevorzugt, dass keine Empfangsvorrichtung notwendig ist, um die von der Ausgabevorrichtung ausgegebene Abbau-Zeitinformation in für Menschen oder für elektronische Datenverarbeitungsvorrichtungen verständlicher Fassung wiederzugeben.
So kann die Ausgabevorrichtung die Abbau-Zeitinformation optisch wahrnehmbar ausgeben, etwa durch Anzeige einer Uhrzeit, welche den errechneten frühesten möglichen Abbauzeitpunkt für den nächsten Materialabbau anzeigt. Statt einer absoluten Uhrzeit kann eine verbleibende Wartedauer bis zum nächsten Abbauzeitpunkt angezeigt werden. Dies kann digital oder analog, graphisch oder numerisch erfolgen.
Beispielsweise kann die Wartedauer bis zum nächsten Abbauzeitpunkt numerisch durch eine Digitaluhr mit Zeiteinheit-Countdown, etwa sekundenweise oder sekunden- und minutenweise, dargestellt werden. Ebenfalls kann die Wartedauer graphisch-numerisch durch eine Analoguhr oder durch ein analoges Zeigerinstrument dargestellt werden, beispielsweise wiederum mit Zeiteinheit-Countdown durch entsprechende kontinuierliche oder stufenweise Zeigerbewegung. Auch eine rein grafische Darstellung der Wartedauer, beispielsweise als zur verbleibenden Wartedauer abmessungsproportionale Wartezeit-Grafik, wie etwa ein zur verbleibenden Wartedauer längenproportionaler Wartezeit-Balken, als zur verbleibenden Wartedauer proportionale Sanduhr und dergleichen, ist denkbar. Hierzu kann die Ausgabevorrichtung eine von außerhalb der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung optisch wahrnehmbare Anzeigevorrichtung aufweisen, etwa das oben genannte Zeigerinstrument oder einen Monitor mit frei konfigurierbarer graphischer Darstellung oder eine Lichtleiste mit veränderlicher Leuchtabmessung und dergleichen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung eine von einem Maschinenkörper der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung gesondert ausgebildete, relativ zu dem Maschinenkörper bewegliche und vom Maschinenkörper trennbare oder getrennte Empfangsvorrichtung aufweisen, um sicherzustellen, dass die Abbau-Zeitinformation unmittelbar dort ankommt, wo sie tatsächlich benötigt wird. Die Ausgabevorrichtung gibt dann die Abbau-Zeitinformation dadurch aus, dass sie sie an die Empfangsvorrichtung überträgt. Die Empfangsvorrichtung ist selbst wiederum dazu ausgebildet, die empfangene Abbau-Zeitinformation wahrnehmbar an eine Bedienperson auszugeben oder/und zur Steuerung von Maschinenkomponenten zu verarbeiten oder/und zu verwenden.
Grundsätzlich kann die Empfangsvorrichtung fest in eine andere Vorrichtung eingebaut sein. Bevorzugt ist dies die Abbauvorrichtung, besonders bevorzugt ein Führerstand der Abbauvorrichtung. In einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Empfangsvorrichtung eine tragbare Empfangsvorrichtung, wie etwa ein Smartphone, ein Tablet-Computer oder ein Laptop-Computer. Sie kann dann von einem Maschinenführer der Abbauvorrichtung mitgeführt werden und kann so dem Maschinenführer die Abbau-Zeitinformation selbst dann zur Kenntnis bringen, wenn dieser sich nicht an seiner Abbauvorrichtung befindet. Somit kann ein rechtzeitiger Materialabbau an der wenigstens einen Halde auch dann bewirkt werden, wenn zum Zeitpunkt der Ausgabe der Abbau-Zeitinformation die Abbauvorrichtung nicht unmittelbar zum Materialabbau bereit ist.
Wegen des Zusammenspiels der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung mit einer Abbauvorrichtung, um einen Betrieb der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung an einem vorteilhaften Betriebspunkt gewährleisten zu können, betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Maschinenkombination aus einer Gesteinsverarbeitungsvorrichtung mit gesonderter, getrennter oder trennbarer Empfangsvorrichtung und mit einer eine Halde der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung diskontinuierlich abbauenden Abbauvorrichtung. Bevorzugt ist die Empfangsvorrichtung in der Abbauvorrichtung angeordnet, um die Abbau-Zeitinformation dort bereitzuhalten, wo sie unmittelbar benötigt wird, so dass ein rechtzeitiger Abbau der wenigstens einen Halde gewährleistet werden kann.
Die Abbauvorrichtung kann ein Bagger oder ein Radlader sein, je nach Ausgestaltung der Baustelle, auf welcher die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung bzw. die Maschinenkombination eingesetzt ist.
Die Empfangsvorrichtung kann die Abbau-Zeitinformation graphisch oder/und akustisch an einen Maschinenführer der Abbauvorrichtung ausgeben, etwa auch über ein Head-Up-Display, sodass dieser nach Kenntnisnahme der Abbau-Zeitinformation und gegebenenfalls des Orts der abzubauenden Halde die notwendigen Handlungen ausführen kann, um einen rechtzeitigen Abbau der Halde zu bewirken. Zusätzlich oder alternativ kann die Empfangsvorrichtung mit einer transportrelevanten Betriebskomponente der Abbauvorrichtung signalübertragungsmäßig gekoppelt sein und diese nach Maßgabe der Abbau-Zeitinformation ansteuern. Eine transportrelevante Betriebskomponente kann beispielsweise wenigstens ein Aktuator an der Abbauvorrichtung sein, welcher ein Abbauwerkzeug der Abbauvorrichtung, wie etwa eine Schaufel des Baggers bzw. Radladers, zur Füllung desselben bewegt.
So ist ein den Maschinenführer unterstützender teilautomatisierter Betrieb der Abbauvorrichtung oder sogar ein voll automatisierter Betrieb der Abbauvorrichtung durch die Empfangsvorrichtung, gegebenenfalls unterstützt durch wenigstens eine weitere Steuervorrichtung auf Seiten der Abbauvorrichtung, möglich.
Der wenigstens eine Betriebsparameter der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung, insbesondere Materialparameter, oder/und Haldenparameter kann qualitativ oder/und quantitativ erfasst werden. Werden mehr als ein Parameter sensorisch erfasst, dann kann ein Teil der Parameter qualitativ und ein anderer Teil kann quantitativ erfasst werden. Weiterhin ist ebenso denkbar, dass wenigstens ein Parameter sowohl quantitativ als auch qualitativ erfasst wird.
Zur Feststellung von Mengen an verarbeitetem oder/und abgebautem Material kann die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung eine verarbeitungsseitige Wiegeeinrichtung aufweist, welche zur Wägung verarbeiteten Materials ausgebildet ist, oder/und kann die Abbauvorrichtung eine abbauseitige Wiegeeinrichtung aufweist, welche zur Wägung abgebauten Haldenmaterials ausgebildet ist.
Die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung kann Teil einer Gesteinsverarbeitungsanlage sein, welche mehrere Gesteinsverarbeitungsvorrichtungen umfasst. Bevorzugt arbeiten diese mehreren Gesteinsverarbeitungsvorrichtungen verkettet in dem Sinne, dass eine im Materialfluss stromaufwärtige Gesteinsverarbeitungsvorrichtung mit ihrem Endkornprodukt oder einem ihrer Endkornprodukte eine Materialaufgabevorrichtung einer stromabwärtigen Gesteinsverarbeitungsvorrichtung beschickt. Dann ist eine solche Gesteinsverarbeitungsanlage ebenfalls als Gesteinsverarbeitungsvorrichtung im Sinne der vorliegenden Anmeldung zu verstehen, welche eine Mehrzahl von Gesteinsverarbeitungs-Untervorrichtungen aufweist.
Die Art des zu Materials kann durch einen oder mehrere qualitative oder/und durch einen oder mehrere quantitative Parameter bestimmt sein. Ein qualitativer Parameter kann gemäß einer vorab festgelegten Klassifizierung den beispielsweisen Inhalt "Hartgestein", "Weichgestein", "armierter Beton", "Asphalt-Fräsgut", "Asphalt-Scholle", "Bauschutt", "Kies", "Gleisschotter" und/oder "Sonstiges" haben.
Ein quantitativer Parameter kann beispielsweise gemäß anerkannten und vorzugsweise normierten Messverfahren bestimmte Werte für Dichte oder/und Härte oder/und Brechbarkeit oder/und Abrasivität oder/und Feuchte des aufgegebenen bzw. geförderten Materials aufweisen. Auch diese Parameter können gemäß einer vorab festgelegten Klassifizierung qualitativ, insbesondere nur qualitativ, bestimmt sein. Beispielsweise können Parameter die qualitativen Inhalte "hart", "mittelhart", "weich", "gute Brechbarkeit", "mittlere Brechbarkeit", "schlechte Brechbarkeit", "geringe Feuchte", "mittlere Feuchte", "hohe Feuchte" usw. haben. Die qualitative Abstufung kann mehr als drei Stufen aufweisen.
Die Dichte kann quantitativ beispielsweise aus einer optischen Volumenmessung bei gleichzeitiger Wägung, etwa durch eine in eine Fördervorrichtung integrierte Waage, bestimmt werden. Die Feuchtigkeit des Materials kann durch einen entsprechenden Feuchtigkeitssensor ermittelt werden. Die Abrasivität kann durch einen LCPC-Test bestimmt werden. Die Brechbarkeit eines Materials kann parallel zur Abrasivität während des LCPC-Tests bestimmt werden oder als Los-Angeles-Wert nach DIN EN 1097-2 in der jeweils aktuell gültigen Fassung bestimmt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1: eine grobschematische Ansicht einer Baustelle mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Gesteinsverarbeitungsvorrichtung,
Fig. 2: die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung von Figur 1 in vergrößerter schematischer Seitenansicht,
Fig. 3: die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung von Figur 2 in vergrößerter schematischer Draufsicht,
Fig. 4: eine grobschematische Ansicht einer Empfangsvorrichtung zur Ausgabe von Zeitinformation, und
Fig. 5: eine grobschematische Ansicht einer Empfangsvorrichtung zur Ausgabe von Ortsinformation für eine Materialaufgabe an eine Materialaufgabevorrichtung der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung.

In Figur 1 ist eine Baustelle allgemein mit 10 bezeichnet. Zentrales Arbeitsgerät der Baustelle 10 ist eine Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 mit einem Prallbrecher 14 als einer Brechvorrichtung und mit einem Vorsieb 16 sowie einem Nachsieb 18 als Siebvorrichtungen. Die Baustelle ist vorliegend bevorzugt ein Steinbruch, kann jedoch ebenso ein Recyclinghof oder ein Abrissort eines oder mehrerer Bauwerke sein.
Von der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 zu verarbeitendes, also größenmäßig zu sortierendes und zu zerkleinerndes Material M wird von einem Bagger 20 als einer Beladevorrichtung der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 in eine Materialaufgabevorrichtung 22 mit einem trichterförmigen Materialpuffer 24 durch Beladung diskontinuierlich aufgegeben.
Von der Materialaufgabevorrichtung 22 fördert ein als Rinnenförderer 26 ausgebildeter Vibrationsförderer das Material M zum Vorsieb 16, welches zwei Vorsiebdecks 16a und 16b aufweist, von welchen das obere Vorsiebdeck 16a eine größere Maschenweite aufweist und jene Korngrößen abscheidet und dem Prallbrecher 14 zuführt, welche gemäß den jeweiligen Vorgaben für das zu erzielende Endkornprodukt einer Zerkleinerung bedürfen.
Durch das obere Vorsiebdeck 16a fallende Körner werden durch das untere Vorsiebdeck 16b weiter sortiert in eine Nutzkorn-Fraktion 28, welche den Spezifikationen des zu erzielenden Endkornprodukts entspricht und in eine Unterkorn-Fraktion 30, welche eine so geringe Korngröße aufweist, dass sie als Wertkorn unbrauchbar ist.
Die im Ausführungsbeispiel dargestellte Anzahl an Halden bzw. Fraktionen ist lediglich beispielhaft. Sie kann größer oder kleiner als im Beispiel angegeben sein. Außerdem kann auch die im vorliegenden Beispiel als Ausschuss erläuterte Unterkorn-Fraktion 30 eine Wertkorn-Fraktion sein, sofern die in der Fraktion 30 anfallende Korngrößenbereich für weitere Verwendungen nutzbar ist.
Die Nutzkorn-Fraktion 28 wird um das vom Prallbrecher 14 ausgegebene gebrochene Material vermehrt und durch eine erste Fördervorrichtung 32 in Gestalt eines Bandförderers zum Nachsieb 18 gefördert. Das Nachsieb 18 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls zwei Siebdecks bzw. Nachsiebdecks 18a und 18b auf, von welchen das obere Nachsiebdeck 18a die größere Maschenweite aufweist. Das obere Nachsiebdeck 18a lässt Wertkorn durch seine Maschen fallen und sortiert eine Überkorn-Fraktion 34 mit einer Korngröße aus, welche größer als die größte gewünschte Korngröße des Wertkorns ist. Die Überkorn-Fraktion 34 wird durch eine Überkorn-Fördervorrichtung 36 in die Materialeingabe des Prallbrechers 14 bzw. in das Vorsieb 16 rückgeführt. Die Überkorn-Fördervorrichtung 36 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Bandförderer ausgestaltet.
Das Nutzkorn der Nutzkorn-Fraktion 28 umfasst somit Überkorn und Wertkorn. Abweichend von der Darstellung im Ausführungsbeispiel kann beispielsweise die Überkorn-Fördervorrichtung 36 von einem Maschinenrahmen 50 der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 ausgeschwenkt werden, so dass die Überkorn-Fraktion 34 verhaldet wird, anstatt rückgeführt zu werden.
Das durch die Maschen des oberen Nachsiebdecks 18a gefallene Wertkorn wird durch das untere Nachsiebdeck 18b weiter fraktioniert in eine Feinkorn-Fraktion 38 mit kleinerer Korngröße und in eine Mittelkorn-Fraktion 40 mit größerer Korngröße.
Die Feinkorn-Fraktion 38 wird durch eine Feinkorn-Austragsfördervorrichtung 42 in Gestalt eines Bandförderers zu einer Feinkorn-Halde 44 aufgeschüttet und verhaldet.
Die Mittelkorn-Fraktion 40 wird durch eine Mittelkorn-Austragsfördervorrichtung 46, ebenfalls in Gestalt eines Bandförderers, zu einer in Figur 1 nicht dargestellten und in Figur 2 lediglich grobschematisch dargestellten Mittelkorn-Halde 48 aufgeschüttet und verhaldet.
Als zentrale Struktur weist die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 einen Maschinenrahmen 50 auf, an welchen die genannten Vorrichtungskomponenten unmittelbar oder mittelbar festgelegt bzw. gelagert sind. Als zentrale Kraftquelle weist die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 eine am Maschinenrahmen 50 gelagerte DieselBrennkraftmaschine 52 auf, welche die gesamte von der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 verbrauchte Energie erzeugt, sofern sie nicht in Energiespeichern, wie etwa Batterien, gespeichert ist. Zusätzlich kann die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12, sofern vorhanden, baustellenseitig an Baustellenstrom angeschlossen sein.
Die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12, die Teil einer Gesteinsverarbeitungsanlage mit einer Mehrzahl von in einem gemeinsamen Materialfluss angeordneten Gesteinsverarbeitungsvorrichtungen sein kann, ist im dargestellten Beispiel eine mobile, genauer selbstfahrende, Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 mit einem Raupenfahrwerk 54, welches über Hydromotoren 56 als Antrieb der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 einen selbsttätigen Ortswechsel ohne externe Zugmaschine ermöglicht.
Ein Abbau der Wertkorn-Halden 44 und 48, sowie der Halde der Unterkorn-Fraktion 30 erfolgt diskontinuierlich durch einen oder mehrere Radlader 58 als eine beispielhafte Abbauvorrichtung. Auch die Halde der Unterkorn-Fraktion 30 muss regelmäßig abgebaut werden, um den Betrieb der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 unterbrechungsfrei zu gewährleisten.
Für eine möglichst vorteilhafte Betriebssteuerung verfügt die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 über die nachfolgend anhand der größeren Darstellung von Figur 2 geschilderten Vorrichtungskomponenten:
Die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 umfasst eine Steuervorrichtung 60, beispielsweise in Gestalt einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage mit integrierten Schaltkreisen, welche den Betrieb von Vorrichtungskomponenten steuert. Hierzu kann die Steuervorrichtung 60 beispielsweise entweder unmittelbar Antriebe von Vorrichtungskomponenten ansteuern oder Aktuatoren ansteuern, welche wiederum Bauteile bewegen können.
Die Steuervorrichtung 60 ist signalübertragungsmäßig für einen Datenaustausch mit einem Datenspeicher 62 verbunden und ist mit einer Eingabevorrichtung 64 zur Eingabe von Information verbunden. Über die Eingabevorrichtung 64, beispielsweise ein Touchscreen, ein Tablet-Computer, eine Tastatur und dergleichen, kann Information an die Eingabevorrichtung 64 eingegeben und von dieser im Datenspeicher 62 abgespeichert werden.
Außerdem ist die Steuervorrichtung 60 signalübertragungsmäßig mit einer Ausgabevorrichtung 66 verbunden, um Information auszugeben.
Die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 weist außerdem zur Informationsbeschaffung über ihren Betriebszustand diverse Sensoren auf, welche signalübertragungsmäßig mit der Steuervorrichtung 60 und damit im dargestellten Beispiel mittelbar mit dem Datenspeicher 62 verbunden sind. Die Sensoren sind der besseren Übersichtlichkeit wegen nur in Figur 2 dargestellt.
An einem Traggestell 68 ist eine Kamera 70 angeordnet, welche Bilder von der Materialaufgabevorrichtung 22 mit dem Materialpuffer 24 aufnimmt und an die Steuervorrichtung 60 zur Bildverarbeitung überträgt. Mithilfe der Kamera 70 und durch Bildverarbeitung der von ihr aufgenommenen Bilder des Materialpuffers 24 und der Materialaufgabevorrichtung 22 wird von der Steuervorrichtung unter Verwendung von im Datenspeicher 22 abgespeicherten Datenzusammenhängen ein lokaler Füllgrad des Materialpuffers 24 ermittelt.
Weiter wird vom nicht dargestellten Antrieb des Rinnenförderer 26 dessen Vibrationsamplitude und Vibrationsfrequenz erfasst und an die Steuervorrichtung 60 übertragen, welche aus dieser Information eine Fördergeschwindigkeit des Rinnenförderers 26 und unter Berücksichtigung des lokalen Füllgrads des Materialpuffers 24 eine Förderleistung des Rinnenförderers 26 zum Prallbrecher 14 hin ermittelt.
Durch, insbesondere durch Methoden der künstlichen Intelligenz erzeugte oder/und weitergebildete, vorbestimmte Datenzusammenhänge kann die Steuervorrichtung 60 aus der Bildinformation der Kamera 70 eine Korngrößenverteilung im Material M im Materialpuffer 24 und sogar die Materialart erkennen.
Im Prallbrecher 14 ist in an sich bekannter Weise eine obere Prallschwinge 72 und eine untere Prallschwinge 74 angeordnet, wobei die Drehstellung der oberen Prallschwinge 72 durch einen Drehstellungssensor 76 und die Drehstellung der unteren Prallschwinge 74 durch einen Drehstellungssensor 78 erfasst und an die Steuervorrichtung 60 übertragen wird. Durch die Drehstellungssensoren 76 und 78 kann die Steuervorrichtung 60 außerdem eine Brechspaltweite eines oberen Brechspalts an der oberen Prallschwinge 72 und eine Brechspaltweite eines unteren Brechspalts an der unteren Prallschwinge 74 ermitteln.
Ein Drehzahlsensor 80 ermittelt die Drehzahl des Brechrotors des Prallbrechers 14 und überträgt diese an die Steuervorrichtung 60.
An besonders verschleißbelasteten Bauteilen, wie beispielsweise an Schlagleisten, Prallschwingen, Prallplatten und Prallbalken können Verschleißsensoren vorgesehen sein, welche einen Verschleißfortschritt, in der Regel in Verschleißstufen, registrieren und an die Steuervorrichtung 60 übermitteln. Im dargestellten Beispiel ist der besseren Übersichtlichkeit wegen eine Verschleißsensoranordnung 82 nur an der unteren Prallschwinge 74 dargestellt.
In der ersten Fördervorrichtung 32 ist eine erste Bandwaage 84 angeordnet, welche das Gewicht bzw. die Masse des über ihr an der ersten Fördervorrichtung 32 transportierten Materials der Nutzkorn-Fraktion 28 erfasst. Über einen Drehzahlsensor 86 in einer Umlenkwalze des Förderbandes der ersten Fördervorrichtung 32 kann die Steuervorrichtung 60 eine Fördergeschwindigkeit der ersten Fördervorrichtung 32 ermitteln und kann in Zusammenschau mit den Erfassungssignalen der ersten Bandwaage 84 eine Förderleistung der ersten Fördervorrichtung 32 ermitteln.
Eine zweite Bandwaage 88 ist in der Feinkorn-Austragsfördervorrichtung 42 angeordnet und erfasst die Masse bzw. das Gewicht des über ihr auf dem Band der Feinkorn-Austragsfördervorrichtung 42 bewegten Feinkorns der Feinkorn-Fraktion 38.
Ebenso kann durch den Drehzahlsensor 90 in einer Umlenkrolle des Förderbandes der Feinkorn-Austragsfördervorrichtung 42 eine Fördergeschwindigkeit der Feinkorn-Austragsfördervorrichtung 42 und in Zusammenschau mit den Erfassungssignalen der zweiten Bandwaage 88 eine Förderleistung der Feinkorn-Austragsfördervorrichtung 42 durch die Steuervorrichtung 60 ermittelt werden.
Eine dritte Bandwaage 92 ist in der Überkorn-Fördervorrichtung 36 angeordnet und ermittelt das Gewicht bzw. die Masse des über ihr auf der Überkorn-Fördervorrichtung 36 geförderten Überkorns der Überkorn-Fraktion 34. Ein Drehzahlsensor 94 einer Umlenkrolle des Förderbandes der Überkorn-Fördervorrichtung 36 ermittelt die Fördergeschwindigkeit der Überkorn-Fördervorrichtung 36 und überträgt diese an die Steuervorrichtung 60, welche in Zusammenschau mit den Erfassungssignalen der dritten Bandwaage 92 eine Förderleistung der Überkorn-Fördervorrichtung ermitteln kann.
An dem abwurfseitigen Längsende der Feinkorn-Austragsfördervorrichtung 42 ist ein erster Haldensensor 96 angeordnet, welcher als Kamera Bilder der Feinkorn-Halde 44 aufnimmt und als Bildinformation an eine Steuervorrichtung 60 überträgt, welche durch Bildverarbeitung Konturen der Feinkorn-Halde 48 erkennt und anhand der bekannten Abbildungsdaten der Kamera des ersten Haldensensor 96 ausgehend von den erkannten Konturen eine Gestalt und daraus ein Volumen der Feinkorn-Halde 48 ermittelt. Die Steuervorrichtung 60 kann dabei ohne übermäßig großen Fehler zur Vereinfachung ihrer Informationsermittlung von einer idealen kegelförmigen Gestalt der Feinkorn-Halde 48 ausgehen und das Volumen eines der realen Feinkorn-Halde 48 angenäherten idealen Kegels ermitteln. So kann es ausreichen, wenn ein Haldensensor den Durchmesser D der Basisfläche einer Halde und die Höhe h der Halde ermittelt, wie in den Figuren 2 und 3 am Beispiel der Halde 48 gezeigt ist.
In Figur 1 ist ein alternativ oder zusätzlich einsetzbarer zweiter Haldensensor 98 dargestellt. Der zweite Haldensensor 98 umfasst eine flugfähige Drohne als Träger, welche von der Steuervorrichtung 60 in ihrer Bewegung ferngesteuert sein kann. Auch der zweite Haldensensor 98 dient der Ermittlung wenigstens einer Höhe der Feinkorn-Halde 48, bevorzugt jedoch der Ermittlung ihrer Gestalt und damit ihres Volumens. Ein Vorteil beim Einsatz einer Drohne oder eines an erhöhter Stelle, etwa an einem hohen Mast oder Ständer, installierten Sensors ist, dass ein Sensor mehr als eine Halde hinsichtlich ihrer Höhe oder/und ihrer Form oder/und ihres Volumen erfassen kann. Dann kann eine Anzahl von Sensoren, die geringer ist als die Anzahl von an der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12, an einer Gesteinsverarbeitungsanlage oder an der Baustelle 10 insgesamt zu erfassenden Halden, ausreichen, um jede der zu erfassenden Halden erfasst werden. Bevorzugt genügt dann genau ein Sensor, um alle zu erfassenden Halden tatsächlich zu erfassen.
Jede eine Halde erzeugende Austragsfördervorrichtung weist bevorzugt wenigstens einen Haldensensor auf oder kooperiert mit einem Haldensensor.
Die übrigen Austragsfördervorrichtungen, wie etwa die Mittelkorn-Austragsfördervorrichtung 46 und eine Unterkorn-Austragsfördervorrichtung 29 weisen bevorzugt ebenfalls eine Bandwaage und einen Drehzahlsensor zur Erfassung der auf der jeweiligen Fördervorrichtung transportierten Materialmenge, der Fördergeschwindigkeit und damit der Förderleistung auf.
Nachfolgend wird die Ausgabevorrichtung 66 näher erläutert:
Die Ausgabevorrichtung 66 kann, beispielsweise am Traggestell 68, eine Projektionsvorrichtung 100 aufweisen, um eine Markierung innerhalb des in Figur 2 gezeigten und mit der Aufgabeöffnung des Materialpuffers 24 identischen Gesamtaufgabebereichs 102 zu projizieren. Der Gesamtaufgabebereich 102 ist so gewählt, dass ein längs der Schwerkraftwirkungsrichtung herabfallendes Korn die Materialaufgabevorrichtung 22 erreicht, ohne unmittelbar auf das Vorsieb 16 zu fallen.
Die Ausgabevorrichtung 66 umfasst weiter eine Sende/Empfangseinheit 104, welche per Funk in einem geeigneten Datenprotokoll Daten zu einer für eine Kommunikation mit ihr eingestellten Empfangsvorrichtung, etwa der Empfangsvorrichtung 106 in den Figuren 4 und 5, übertragen und von dieser empfangen kann.
Weiter weist die Ausgabevorrichtung 66 eine erste Anzeigevorrichtung 108, etwa in Gestalt eines Monitors, zur von außen wahrnehmbaren Anzeige einer Zeitinformation für eine nächste Materialaufgabe in die Materialaufgabevorrichtung 22 auf. Ebenso weist die Ausgabevorrichtung 66 in der dargestellten Ausführungsform eine zweite Anzeigevorrichtung 110, etwa wiederum ein Monitor, zur von außen wahrnehmbaren Anzeige einer Zeitinformation und einer Ortsinformation für einen nächsten Haldenabbau auf. Die Anzeigevorrichtung 110 zeigt zu diesem Zweck nicht nur eine Zeitinformation an, wann ein nächster Haldenabbau beginnen sollte, sondern auch eine Ortsinformation, welche der Halden zu der angegebenen Zeit abgebaut werden sollte, sowie gegebenenfalls um welche Menge die bezeichnete Halde abgebaut werden sollte.
Weiterhin umfasst der Bagger 20 eine Sende/Empfangseinrichtung 112 mit Datenspeicher, welche zur Kommunikation mit der Sende/Empfangseinheit 104 der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 eingerichtet ist. Die Sende/Empfangseinrichtung 112 kann somit an die Sende/Empfangseinheit 104 relevante Daten über den Bagger 20 übertragen, wie etwa das Fassungsvermögen seiner Schaufel 21 als seinem Beladewerkzeug oder/und seine aktuellen GPS-Daten.
Entsprechend umfasst der Radlader 58 eine Sende/Empfangseinrichtung 114 mit Datenspeicher, welche zur Kommunikation mit der Sende/Empfangseinheit 104 der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 eingerichtet ist. Die Sende/Empfangseinrichtung 112 kann somit an die Sende/Empfangseinheit 104 relevante Daten über den Radlader 58 übertragen, wie etwa das Fassungsvermögen seiner Schaufel 59 als seinem Abbauwerkzeug oder/und seine aktuellen GPS-Daten.
Der Datenspeicher 62 enthält im dargestellten Beispiel mehrere Datenzusammenhänge, welche Betriebs- oder/und Materialparameter miteinander verknüpft. Diese Datenzusammenhänge können im Vorhinein durch Versuchsbetriebe mit gezielten Parametervariationen ermittelt und im Datenspeicher 62 abgespeichert werden. Besonders für komplexere mehrdimensionale Datenzusammenhänge ist die Verwendung von Methoden der künstlichen Intelligenz zur Ermittlung von Wirkzusammenhängen zwischen Betriebs- oder/und Materialparametern hilfreich. Die so ermittelten Datenzusammenhänge können im weiteren Betrieb der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 kontinuierlich verifiziert, verfeinert oder/und korrigiert werden, wiederum bevorzugt mit Methoden der künstlichen Intelligenz.
Die diskontinuierliche Materialaufgabe führt naturgemäß zu einer schwallartigen Materialaufgabe, wobei ein aufgegebener Materialschwall durch die Größe der Schaufel 21 des Baggers 20 begrenzt ist. Die zeitlichen Abstände zwischen zwei diskontinuierlichen Materialaufgaben sind nicht vorhersehbar und schwanken.
Zur Vermeidung von Störungen im Betriebsablauf der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 ermittelt die Steuervorrichtung 60 anhand von Erfassungssignalen eines oder mehrerer der zuvor genannten Sensoren eine Zeitinformation, welche eine Ausführungszeit einer zukünftigen, insbesondere nächsten Materialaufgabe in die Materialaufgabevorrichtung 22 repräsentiert.
Hierzu zieht die Steuervorrichtung 60 bevorzugt den ermittelten lokal differenzierten Füllgrad des Materialpuffers 24 heran und berücksichtigt die Förderleistungen des Rinnenförderers 26 und beispielsweise der Unterkorn-Fördervorrichtung 29 sowie der ersten Fördervorrichtung 32. Eine bilanzielle Betrachtung der Materialströme des Rinnenförderers 26 in den Prallbrecher 14 hinein sowie der Unterkorn-Fördervorrichtung 29 sowie der ersten Fördervorrichtung 32 vom Prallbrecher 14 weg zeigt an, ob sich der Füllgrad des Prallbrechers 14 zeitlich ändert, etwa anwächst oder absinkt, und gibt so ein Maß dafür an, ob die Förderleistung des Rinnenförderers 26 aufrechterhalten werden kann oder verändert werden muss. Die Förderleistung des Rinnenförderers 26 ist jedoch maßgeblich dafür, wie schnell der Materialpuffer 24 entleert und wieder mit Material beladen werden sollte. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Sensor unmittelbar zur Erfassung des Füllgrads des Prallbrechers 14 an der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 vorgesehen sein.
Ebenso berücksichtigt die Steuervorrichtung 60 die Menge an rückgeführtem Überkorn, da sie Überkorn-Fraktion 34 ebenfalls zum Füllgrad des Materialpuffers 24 beiträgt.
Ein im Datenspeicher 62 abgespeicherter vordefinierter Datenzusammenhang kann die Erfassungssignale der Kamera 70, der ersten Bandwaage 84, des Drehzahlsensors 86, einer Bandwaage und eines Drehzahlsensors an der Unterkorn-Austragsfördervorrichtung, der Bandwaage 92 und des Drehzahlsensors 94 der Überkorn-Fördervorrichtung 36 sowie der Größe der Schaufel 21 des Baggers 20, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Entfernung des Baggers 20 von der Materialaufgabevorrichtung 22, als Eingangsgrößen mit einer Zeitinformation als Ausgangsgröße verknüpfen, welche angibt, wann eine nächste Materialaufgabe in die Materialaufgabevorrichtung 22 erfolgen soll. Diese Zeitinformation kann zum einen an der ersten Ausgabevorrichtung 108 in geeigneter Form, etwa als Sanduhr, Wartezeit-Balken, Zeit-Countdown oder analoger Uhrdarstellung für jedermann in Sichtweite der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 20 wahrnehmbar angezeigt werden.
Die Zeitinformation kann außerdem durch die Sende/Empfangseinheit 104 an eine mobile Empfangsvorrichtung 106 versendet werden, welche dem Maschinenführer des Baggers 20 zur Verfügung steht. Die mobile Empfangsvorrichtung 106 kann ein tragbares mobiles Gerät sein, wie ein Mobiltelefon, ein Tablet-Computer und dergleichen oder kann fest im Bagger 20 als Teil von dessen Steuervorrichtung verbaut sein und im Bagger 20 verbleiben.
In Figur 4 ist beispielhaft eine Darstellung einer Zeitinformation an der Empfangsvorrichtung 106 sowohl grafisch in der oberen Hälfte durch Zeigerdarstellung 107a als auch in der unteren Hälfte durch Zeit-Countdown 107b alphanumerisch gezeigt. Im dargestellten Fall ist eine nächste Materialaufgabe in 00 Minuten und 45 Sekunden gewünscht.
So kann die Steuervorrichtung 60 die diskontinuierliche Materialaufgabe sukzessive steuern und trotz der Diskontinuität der Materialaufgabe für einen möglichst guten Materialfluss in der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 sorgen.
Durch die lokale bzw. bereichsweise Auflösung des Füllgrads in der Materialaufgabevorrichtung 22 bzw. im Materialpuffer 24 ist die Steuervorrichtung 60 anhand eines weiteren im Datenspeicher 62 hinterlegten Datenzusammenhangs außerdem in der Lage, die nächste Materialaufgabe nicht nur zeitlich, sondern örtlich innerhalb des Gesamtaufgabebereichs 102 des Materialpuffers 24 bzw. der Materialaufgabevorrichtung 22 zu steuern bzw. eine Ortsinformation über einen bevorzugten Materialaufgabeort innerhalb des Gesamtaufgabebereichs 102 anzugeben.
Dadurch kann eine für die jeweilige Bauart der Materialaufgabevorrichtung 22 und der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 insgesamt, welche parametrisch im Datenspeicher 62 für die Steuervorrichtung 60 nutzbar identifiziert sein können, eine über die gesamte Betriebszeit der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 hinweg möglichst vorteilhafte Beladung des Materialpuffers 24 durch die Steuervorrichtung 60 befördert werden.
Somit können lokale Überfüllungen des Materialpuffers 24 ebenso vermieden werden wie eine unmittelbare Aufgabe von Material auf das Vorsieb 16. Weiterhin kann dort, wo lokal der Füllgrad innerhalb des Materialpuffers 24 stark abgesunken ist, Material aufgegeben werden, um ein vorteilhaftes Materialbett in der Materialaufgabevorrichtung 22 zu gewährleisten.
Anhand eines vorbestimmten Datenzusammenhangs kann die Steuervorrichtung 60 somit dem Maschinenführer des Baggers 20 eine Ortsinformation ausgeben, wo innerhalb des Gesamtaufgabebereichs 102 eine nächste Materialaufgabe erfolgen sollte.
Diese Ortsinformation kann die Ausgabevorrichtung 66 durch die Projektionsvorrichtung 100 für jedermann sichtbar ausgeben, in dem die Projektionsvorrichtung 100 innerhalb des Gesamtaufgabebereichs 102 bzw. innerhalb des Materialpuffers 24 eine Markierung an die Stelle projiziert, an welcher die nächste Materialaufgabe erfolgen sollte.
Zusätzlich oder alternativ kann die Ortsinformation, wie zuvor bereits die Zeitinformation für die nächste Materialaufgabe, über die Empfangsvorrichtung 106 an den Maschinenführer des Baggers 20 ausgegeben werden. Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Ortinformationsausgabe. Die Empfangsvorrichtung 106 zeigt eine schematische Wiedergabe 197c des Materialpuffers 24 mit dem Gesamtaufgabebereich 102 und markiert darin durch eine geeignete Markierung 116 den gewünschten Aufgabeort innerhalb des Gesamtaufgabebereichs 102 für die nächste Materialaufgabe. Zusätzlich kann auch eine vorzugsweise einzuhaltende Abwurfhöhe oder ein Abwurfhöhenbereich quantitativ, etwa in Meter oder/und Zentimeter oder qualitativ, etwa durch Angabe von qualitativen Abwurfhöhenparametern, wie "niedrig", "mittel" und "hoch" angegeben werden. Insbesondere bei der Übermittlung der Ortsinformation an eine, gegebenenfalls teilautomatische, Baggersteuerung ist die zusätzliche Höheninformation leicht umsetzbar.
Mittels des ersten oder/und des zweiten Haldensensors 96 bzw. 98 an den jeweiligen Austragsfördervorrichtungen 29, 42 und 46 kann die Steuervorrichtung 60 unter Berücksichtigung von Materialparametern, wie Art des aufgegebenen Materials, Korngröße und Korngrößenverteilung, daraus sich gegebenenfalls ergebend die Schüttdichte, ein Anwachsen der von der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 erzeugten Halden 30, 44 und 48 erfassen und vor allen Dingen eine Änderung- bzw. Wachstumsrate der jeweiligen Halde erfassen und unter Anwendung eines vorab erzeugten und abgespeicherten Datenzusammenhangs eine Abbau-Zeitinformation ermitteln, wann eine bestimmte Halde vom Radlader 58 abgebaut werden soll. Dadurch kann vermieden werden, dass die Halde zu stark anwächst und einen Austrag über die die jeweilige Halde erzeugende Austragsfördervorrichtung blockiert.
Weiter kann die Steuervorrichtung unter Berücksichtigung von Materialparametern, etwa der Korngröße und Korngrößenverteilung sowie der Dichte, unter Verwendung eines hierfür ermittelten Datenzusammenhangs eine weitere Abbau-Information ermitteln, welche angibt, in welchem Umfang ein Abbau erfolgen soll.
Erzeugt die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12, wie im vorliegenden Anwendungsfall, mehrere Halden, gibt die Ausgabevorrichtung 66 außerdem eine weitere Abbau-Information aus, welche die von der Abbau-Zeitinformation betroffene Halde identifiziert.
Die Abbau-Zeitinformation und die weiteren Abbau-Informationen kann die Steuervorrichtung 60 an der zweiten Anzeigevorrichtung 110 für jedermann im Sichtfeld der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 wahrnehmbar anzuzeigen. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausgabevorrichtung 66 über die Sende/Empfangseinheit 104 die Informationen zum nächsten Haldenabbau an die Empfangsvorrichtung 106 übertragen, wo sie dem Maschinenführer des Radladers 58 graphisch oder/und alphanumerisch ausgegeben wird.
Schließlich kann die Steuervorrichtung 60 aus Erfassungssignalen geeigneter Sensoren Betriebsparameter der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 so steuern, dass im dargestellten Ausführungsbeispiel ein vorbestimmtes gewünschtes Verhältnis von Feinkorn-Menge zu Mittelkorn-Menge erhalten wird. Ebenso kann die Steuervorrichtung 60 aufgrund entsprechend vorbereiteter Datenzusammenhänge die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 so steuern, dass ihr Energieverbrauch pro Mengeneinheit verarbeiteten mineralischen Materials wenigstens ein lokales Minimum erreicht bzw. reduziert wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuervorrichtung 60 die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 unter Anwendung entsprechend vorbereiteter Datenzusammenhänge so steuern, dass eine für den jeweiligen Brechvorgang vorteilhafte Menge an Überkorn rückgeführt wird, sodass im Brechspalt bzw. in den Brechspalten ausreichend Stützkorn durch vorgebrochenes Überkorn vorhanden ist. Tatsächlich ist ein Betrieb mit dem Ziel, die Menge an Überkorn zu minimieren oder zu eliminieren, aufgrund der vorteilhaften Wirkungen von Überkorn als Stützkorn im Brechspalt nicht notwendigerweise der wirtschaftlichste Betrieb der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12. Häufig bedeutet nämlich eine sehr geringe Menge Überkorn eine zu große Menge an zu fein gebrochenem Material, was in der Regel nicht gewünscht ist. Sinkt die Menge an rückgeführtem Material, sinkt damit häufig auch die Qualität des Endprodukts, da dieses dann weniger mehrfach gebrochenes Material enthält.
Dabei kann die Steuervorrichtung 60 aufgrund der ihr zur Verfügung stehenden, vorab durch Versuchsbetriebe mit gezielter Parametervariation ermittelten Datenzusammenhänge auch einen Betrieb der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 auf Grundlage von mehreren Zielgrößen bzw. einer Zielgröße mit weiter vorgegebenen Randbedingungen anstreben, so etwa die Erzeugung von Wertkorn mit unterschiedlichen Korngrößen in einem vorbestimmten Mengenverhältnis bei möglichst geringem Energieverbrauch und bei möglichst vorteilhafter Menge an rückgeführtem Überkorn.
Die Steuervorrichtung 60 kann zur Einstellung des Betriebs der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 nach Maßgabe der Ausgangsgrößen des wenigstens einen verwendeten Datenzusammenhangs die Fördergeschwindigkeit einer oder mehrerer Fördervorrichtungen verändern, kann die Brechspaltweite, insbesondere des oberen oder/und des unteren Brechspalts verändern, kann die Rotordrehzahl verändern, kann die Materialaufgabe in die Materialaufgabevorrichtung 22 örtlich und zeitlich steuern usw.
Die zur Betriebsoptimierung verwendeten Eingangsgrößen können sein die Größe oder/und die Höhe oder/und das Wachstum von Wertkorn-Halden, vorliegend etwa der Wertkorn-Halden 44 und 48, die Größe oder/und die Höhe oder/und das Wachstum der Halde der Unterkorn-Fraktion 30, die Menge an rückgeführtem Überkorn, die aufgegebene Korngröße und aufgegebene Korngrößenverteilung, die vorrangig über die Eingabevorrichtung 64 eingegebenen Materialparameter ermittelbar sind. Die eingegebenen Materialparameter können wenigstens einen Materialparameter umfassen aus Art des Materials, Feuchtegrad, Härte, Dichte, Brechbarkeit, Abrasivität, Anteil an Fremdstoffen im aufgegebenen oder/und verarbeiteten Material, usw., die Korngröße und Korngrößenverteilung in den einzelnen Austragsfördervorrichtungen. Diese Aufzählung ist nicht abschließend. In den Austragsfördervorrichtungen kann die Korngröße und Korngrößenverteilung, gegebenenfalls auch die Kornform, durch Kameras mit nachgeschalteter Bildverarbeitung ermittelt werden. Die Korngröße und die Korngrößenverteilung in einer Austragsfördervorrichtung kann zusätzlich oder alternativ durch die Belegung einer der jeweiligen Austragsfördervorrichtung im Materialfluss vorgelagerten Siebvorrichtung ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die gewünschte Sollmenge an einem jeweiligen Endprodukt als Eingangsgröße zur Betriebsoptimierung dienen.
Durch Anwendung von Methoden der künstlichen Intelligenz kann die Steuervorrichtung 60, gewünschtenfalls unter Beteiligung leistungsstarker externer Datenverarbeitungsvorrichtungen, durch ihren täglichen Betrieb und die dabei gesammelten Daten und Erkenntnisse die Zielgenauigkeit der hinterlegten Datenzusammenhänge kontinuierlich verbessern.
Die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 kann somit nicht nur ihren eigenen Betrieb selbst optimieren, sondern im Grunde die Organisation der gesamten Baustelle im Nahbereich der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung 12 sukzessive übernehmen.

Claims

Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) zur Zerkleinerung oder/und zur größenmäßigen Sortierung von körnigem mineralischem Material (M), wobei die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) als Vorrichtungskomponenten umfasst:
- eine Materialaufgabevorrichtung (22) mit einem Materialpuffer (24) zur Beladung mit zu verarbeitendem Ausgangsmaterial (M),

- wenigstens eine Arbeitseinheit aus
+ wenigstens einer Brechvorrichtung (14) und

+ wenigstens einer Siebvorrichtung (16, 18),

- wenigstens eine Fördervorrichtung (26, 32) zur Förderung von Material zwischen zwei Vorrichtungskomponenten,

- wenigstens eine Austragsfördervorrichtung (29, 42, 46) zur Förderung von verarbeitetem Material aus der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) auf eine diskontinuierlich abbaubare Halde (30, 44, 48),

- eine Steuervorrichtung (60) zur Steuerung von Vorrichtungskomponenten der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12),

- wenigstens einen Haldensensor (96, 98) zur Erfassung wenigstens eines Haldenparameters, welcher einen Zustand oder/und eine zeitliche Veränderung einer räumlichen Größe der Halde (30, 44, 48) repräsentiert, wobei der Haldensensor (96, 98) zur Übertragung eines den wenigstens einen erfassten Haldenparameter repräsentierenden Erfassungssignals signalübertragungsmäßig mit der Steuervorrichtung (60) verbunden ist,

- wenigstens eine Ausgabevorrichtung (66) zur Ausgabe von Information, wobei die Ausgabevorrichtung (66) zur Übertragung von Information signalübertragungsmäßig mit der Steuervorrichtung (60) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, in einem Betrieb mit diskontinuierlichem Abbau der wenigstens einen Halde (30, 44, 48) auf Grundlage des wenigstens einen Erfassungssignals eine Abbau-Zeitinformation zu ermitteln, welche eine Ausführungszeit eines zukünftigen Abbaus der Halde (30, 44, 48) durch Materialentnahme aus der Halde (30, 44, 48) repräsentiert, wobei die Ausgabevorrichtung (66) dazu ausgebildet ist, die ermittelte Abbau-Zeitinformation auszugeben.
Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Haldensensor (96, 98) wenigstens eine Gestaltabmessung (h, D) der Halde (30, 44, 48) als den wenigstens einen Haldenparameter erfasst, wobei die Steuervorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, auf Grundlage der wenigstens einen erfassten Gestaltabmessung (h, D) eine Höhenlage (h) eines Haldenkopfes oder/und eine zeitliche Veränderung der Höhenlage (h) des Haldenkopfes der Halde (30, 44, 48) als einen Wachstumsparameter der Halde (30, 44, 48) zu ermitteln.
Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Haldensensor (96, 98) eine Höhenlage (h) eines Haldenkopfes als den wenigstens einen Haldenparameter oder/und eine zeitliche Veränderung der Höhenlage (h) des Haldenkopfes der Halde (30, 44, 48) als den wenigstens einen Haldenparameter und somit als einen Wachstumsparameter der Halde erfasst.
Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, aus wenigstens zwei mit zeitlichem Abstand erfolgten Erfassungen des wenigstens einen Haldenparameters und dem zeitlichen Abstand zwischen den wenigstens zwei Erfassungen wenigstens einen Wachstumsparameter der Halde (30, 44, 48) zu ermitteln.
Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, aus einem Datenspeicher (62) einen unteren Höhenlagen-Schwellenwert der Halde abzurufen und ausgehend von dem Wachstumsparameter eine Abbau-Zeitinformation für einen frühesten zukünftigen Abbau der Halde (30, 44, 48) zu ermitteln, oder/und

dass die Steuervorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, aus einem Datenspeicher (62) einen oberen Höhenlagen-Schwellenwert der Halde (30, 44, 48) abzurufen und ausgehend von dem Wachstumsparameter eine Abbau-Zeitinformation für einen spätesten zukünftigen Abbau der Halde (30, 44, 48) zu ermitteln.
Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) eine Eingabevorrichtung (64) zur Eingabe von Information umfasst, wobei die Eingabevorrichtung (64) zur Übertragung von Information signalübertragungsmäßig mit der Steuervorrichtung (60) verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, in dem Betrieb mit diskontinuierlichem Haldenabbau die Abbau-Zeitinformation auf Grundlage des wenigstens einen Erfassungssignals und einer in die Eingabevorrichtung (64) eingegebenen Information zu ermitteln.
Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Haldensensor (96, 98) als vorrichtungsgestützter Haldensensor (96) an der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) angeordnet ist, insbesondere an der Austragsfördervorrichtung (42), welche die vom Haldensensor (96) erfasste Halde (44) anhäuft, oder/und dass der wenigstens eine Haldensensor als ortsfester bodengestützter Haldensensor räumlich entfernt von der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12), aber signalübertragungsmäßig mit dieser verbunden, in der Umgebung der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) festgelegt ist, oder/und dass der wenigstens eine Haldensensor (96, 98) als mobiler Haldensensor (98) relativ zu der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) beweglich, aber signalübertragungsmäßig mit dieser verbunden, bereitgestellt ist.
Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, unter Einbeziehung des Anspruchs 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Haldensensor (96, 98) den wenigstens einen Haldenparameter akustisch oder/und durch elektromagnetische Strahlung, insbesondere optisch, oder/und taktil erfasst.
Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabevorrichtung (66) dazu ausgebildet ist, zusätzlich zur Abbau-Zeitinformation Information über die Art oder/- und über die Zusammensetzung oder/und über den Ort des Haldenmaterials auszugeben.
Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabevorrichtung (66) empfängerunabhängig zur Ausgabe von Information in einen die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) wenigstens teilweise umgebenden oder/und an die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) angrenzenden Raumbereich ausgebildet ist.
Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) eine von einem Maschinenkörper der Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) gesondert ausgebildete, relativ zu dem Maschinenkörper bewegliche und vom Maschinenkörper trennbare oder getrennte Empfangsvorrichtung (106) aufweist, wobei die Ausgabevorrichtung (66) dazu ausgebildet ist, die Abbau-Zeitinformation an die Empfangsvorrichtung (106) zu übertragen und dadurch auszugeben.
Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsvorrichtung (106) eine tragbare Empfangsvorrichtung (106) ist.
Maschinenkombination aus einer Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) nach Anspruch 11 oder 12 und einer zum diskontinuierlichen Haldenabbau bereitgestellten Abbauvorrichtung (58),
dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsvorrichtung (106) in der Abbauvorrichtung (58) angeordnet ist.
Maschinenkombination nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsvorrichtung (106) die Abbau-Zeitinformation graphisch oder/und akustisch an einen Maschinenführer der Abbauvorrichtung (58) ausgibt oder/und eine transportrelevante Betriebskomponente (59) der Abbauvorrichtung (58) ansteuert.
Maschinenkombination nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gesteinsverarbeitungsvorrichtung (12) eine verarbeitungsseitige Wiegeeinrichtung (84, 88)) aufweist, welche zur Wägung verarbeiteten Materials ausgebildet ist, oder/und dass die Abbauvorrichtung (58) eine abbauseitige Wiegeeinrichtung aufweist, welche zur Wägung abgebauten Haldenmaterials ausgebildet ist.