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Die Erfindung betrifft eine Bodenfräsmaschine, insbesondere Straßenkaltfräse, sowie ein Verfahren zum Verstellen eines Abstreiferschildes einer Bodenfräsmaschine.
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Wesentliche Elemente einer solchen Bodenfräsmaschine sind ein von Fahreinrichtungen getragener Maschinenrahmen, ein Antriebsmotor, über den die für den Fahr- und Arbeitsbetrieb erforderliche Antriebsenergie zur Verfügung gestellt wird, sowie eine Fräseinrichtung. Bei der Fräseinrichtung handelt es sich insbesondere um eine Fräswalze, umfassend ein an seiner Außenmantelfläche mit einer Vielzahl von Meißeleinrichtungen bestücktes Tragrohr. Die Fräswalze ist üblicherweise mit ihrer Rotationsachse horizontal und quer zur Arbeitseinrichtung angeordnet und fräst im Arbeitsbetrieb des Bodenuntergrund auf. Typische Einsatzgebiete gattungsgemäßer Bodenfräsmaschinen sind beispielsweise das Kaltfräsen von Asphaltdecken, das Stabilisieren und/oder Recyceln des Bodenuntergrundes oder auch der Abbau von Bodenschätzen mittels sogenannter Surface-Miner.
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Im Arbeitsprozess einer solchen Bodenfräsmaschine ist die Behandlung des Fräsgutes, beispielsweise der Abtransport des Fräsgutes aus dem Bereich der Fräswalze, von besonderer Bedeutung. Um einen kontrollierbaren Materialfluss des Fräsgutes zu erhalten, ist die Fräswalze üblicherweise in einem Fräswalzenkasten angeordnet, umfassend Seitenwände, eine Vorderwand (d. h. in Arbeitsrichtung vor der Fräswalze) und eine Rückwand (in Arbeitsrichtung hinter der Fräswalze) sowie einen Abschluss nach oben. Dadurch wird ein begrenzter Innenraum erhalten, in dem die Fräswalze im Arbeitsbetrieb rotiert und das aufgefräste Fräsgut geführt wird. Dabei wird das Fräsgut üblicherweise entweder auf den Boden abgelegt oder einer geeigneten Transporteinrichtung, beispielsweise einem Förderband, zugeführt und dadurch von der Frässtelle abtransportiert. Um ein möglichst sauberes Fräsbett zu erhalten, was beispielsweise insbesondere bei Instandsetzungsarbeiten von Straßendecken aber auch beim Rohstoffabbau mit einer gattungsgemäßen Bodenfräsmaschine gewünscht ist, ist die in Arbeitsrichtung hinter der Fräswalze angeordnete Rückwand häufig zumindest teilweise als sogenannte Abstreifeinrichtung ausgebildet. Diese Abstreifeinrichtung wird mit einer quer über das Fräsbett verlaufenden und auf dieser aufliegenden Unterkante im Fräsbetrieb mitgeführt und streift auf dem Fräsbett aufliegendes loses Material ab. Ergänzend oder alternativ kann mit Hilfe einer derartigen Abstreifeinrichtung beispielsweise auch eine Glättung des Fräsbettes und/oder die Regulation des auf dem Fräsbett verbleibenden Materialvolumens erreicht werden. Eine solche gattungsgemäße Abstreifeinrichtung ist beispielsweise aus der
DE 10 2007 038 677 B4 , der
DE 35 280 038 C2 und der
DE 10 2012 012 607 A1 bekannt, auf die im Hinblick auf die Anwendung der gattungsgemäßen Abstreifeinrichtung hiermit Bezug genommen wird.
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Ein wesentliches Element der Abstreifeinrichtung ist ein Abstreiferschild, häufig mit einem Oberschild und einem Unterschild. Hier umfasst der Abstreiferschild somit zwei plattenartige Elemente, wobei der Unterschild höhenverstellbar am Oberschild geführt ist und zwischen einer hochgestellten ”Hochfahrposition” und einer herabgefahrenen ”Ausfahrposition” in seiner Lage gegenüber dem Oberschild in Vertikalrichtung verstellbar ist. So kann der Unterschild beispielsweise so weit herab gefahren (und zum Teil sogar aktiv auf den Boden des Fräsbettes gedrückt) werden, dass er mit seiner Unterkante über die Oberfläche des Fräsbettes kratzt und einen für das Fräsgut nahezu dichten Abschluss nach hinten bildet. Alternativ kann der Unterschild angehoben werden, so dass Fräsgut teilweise oder vollständig auf dem Fräsbett verbleibt.
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Die Arbeitswerkzeuge der Fräswalze, beispielsweise Rundschaftmeißel, unterliegen aufgrund der vergleichsweise hohen Materialbeanspruchungen starkem Verschleiß und müssen im Arbeitsbetrieb häufig ausgewechselt werden. Dazu ist es erforderlich, dass die Fräswalze zugänglich ist. Auch sind häufig weitere Einrichtungen im Inneren des Fräswalzenkastens angeordnet, wie beispielsweise Einsprühvorrichtungen für Wasser und/oder Schaumbitumen etc., die zu Wartungszwecken erreichbar sein müssen. Der Abstreiferschild ist daher im Bereich des Oberschildes und insbesondere im Bereich des oberen Endes des Oberschildes häufig um eine horizontale Schwenkachse zwischen einer Aufschwenkposition und einer Abschwenkposition schwenkbar gelagert. Die Aufschwenkposition gibt dabei diejenige Position an, in der der Abstreiferschild um die Schwenkachse aufgeschwenkt bzw. hochgeklappt ist. Oberschild und Unterschild sind in dieser Position zusammen in hochgeschwenkter Lage, sodass ein Zugriff auf die Fräswalze, beispielsweise zu Wartungszwecken, von außen möglich ist. Von der Aufschwenkposition kann der Abstreiferschild in eine Abschwenkposition verschwenkt werden, wobei hierzu der Oberschild zusammen mit dem Unterschild um die Schwenkachse nach unten geschwenkt wird, bis zumindest der Oberschild einen räumlichen Abschluss nach hinten herstellt und beispielsweise in oder an den Seitenwänden des Fräswalzenkastens anliegt. In Abhängigkeit von der Einstellung der Höhenverstellung des Unterschildes am Oberschild ergibt sich nun ein oder kein Freiraum zwischen der Unterkante des Unterschildes und dem Fräsbett.
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Der Antrieb der Verstellung des Abstreiferschildes erfolgt über Stellglieder, bei denen es sich insbesondere um ein Paar Hydraulikzylinder handeln kann. Diese sind in der Regel außermittig, zu den Rändern des Fräswalzenkastens versetzt zueinander beabstandet angeordnet. Zum Antrieb der Schwenkbewegung des Abstreiferschildes und/oder der Höhenverstellung des Abstreiferschildes, insbesondere des Unterschildes am Oberschild, können dabei jeweils separate Stellglieder, wie beispielsweise bei der
DE 10 2007 038 677 B4 , verwendet werden oder Stellglieder kombiniert genutzt werden, wie beispielsweise in der
DE 10 2012 012 607 A1 angegeben. Für Hydraulikzylinder ist es bekannt, manuell verstellbare Drosseln vorzusehen, über die ein halbwegs synchroner Betrieb der Stellglieder ermöglicht werden kann. Allerdings ist dieser Vorgang sehr zeitintensiv und muss regelmäßig wiederholt werden, da sich beispielsweise Reibwerte zwischen dem Fräswalzenkasten und dem Abstreiferschild im Betrieb sehr schnell ändern.
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Wichtig für eine einwandfreie Handhabung des verstellbaren Abstreiferschildes ist es dabei, dass das Auf- und Abschwenken des Abstreiferschildes und/oder die Höhenverstellung des Abstreiferschildes bzw. zumindest des Unterschildes möglichst störungsfrei und zuverlässig ablaufen. Dies setzt allerdings eine robuste parallele Verstellung der wenigstens zwei Stellglieder voraus, da andernfalls Verklemmungen und/oder Verkantungen des Abstreiferschildes am Fräswalzenkasten auftreten und die Funktion beeinträchtigen können. Gleichzeitig erhöhen solche Verklemmungs- und/oder Verkantungserscheinungen den Verschleiß an Führungen für den Abstreiferschild, was dessen Lebensdauer unerwünscht reduziert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit anzugeben, die Handhabung einer solchen Abstreifeinrichtung zur verbessern und insbesondere einen störungsfreien Betrieb, insbesondere eine zuverlässige Höhenverstellung, zu ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Bodenfräsmaschine, insbesondere Straßenkaltfräse, sowie einem Verfahren zum Verstellen eines Abstreiferschildes einer Bodenfräsmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt zunächst darin, dass eine Überwachungseinrichtung mit wenigstens einem Sensor vorhanden ist, die zur Überwachung der Verstellung des Abstreiferschildes ausgebildet ist. Konkret wird dabei die Verstellposition und/oder die Verstellgeschwindigkeit überwacht. Die Überwachungseinrichtung ist somit grundsätzlich in der Weise ausgebildet, dass sie mit Hilfe des wenigstens eines Sensors die Position und/oder die Verstellgeschwindigkeit des Abstreiferschildes ermittelt. Die Verstellung des Abstreiferschildes kann dabei die Höhenverstellung des Abstreiferschildes am Fräswalzenkasten, insbesondere die Höhenverstellung des Unterschildes gegenüber dem Oberschild, und ergänzend oder alternativ die Auf- und Abschwenkbewegung des Abstreiferschildes gegenüber dem übrigen Fräswalzenkasten, beispielsweise bei Wartungsarbeiten, umfassen. Mit dem Begriff Überwachungseinrichtung ist dabei die Gesamtheit bezeichnet, die zur Erfassung der Verstellposition und/oder die Verstellgeschwindigkeit des Abstreiferschildes genutzt wird. Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in einer Steuereinrichtung, die die Stellbewegung wenigstens eines der Stellglieder in Abhängigkeit von der von der Überwachungseinrichtung ermittelten Verstellung des Abstreiferschildes regelt. Die Regelung der Verstellbewegung erfolgt dabei derart, dass der Abstreiferschild möglichst parallel verstellt wird, d. h. dass die wenigstens zwei Stellglieder idealerweise derart zueinander koordiniert aktiviert werden, dass beispielsweise eine Höhenverstellung des Abstreiferschildes und insbesondere des Unterschildes gegenüber dem Oberschild auf beiden Seiten gleichmäßig erfolgt und der Abstreiferschild beispielsweise nicht verkantet. Sofern möglich, soll auch die Auf- und Abschwenkbewegung des Abstreiferschildes möglichst gleichmäßig erfolgen, um beispielsweise ein zuverlässiges Eingreifen von eventuell vorhandenen Verriegelungselementen, die den Abstreiferschild in der abgeschwenkten Stellung am Fräswalzenkasten verriegeln, auf beiden Seiten sicher zu gewährleisten. Wesentlich für die Erfindung ist somit das Zusammenspiel zwischen der Überwachungseinrichtung und der Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung den Verstellvorgang des Abstreiferschildes in Abhängigkeit von den von der Überwachungseinrichtung ermittelten Sensordaten regelt, um einen gleichmäßigen, synchronen und zueinander koordinierten Betrieb der wenigstens zwei Stellglieder des Abstreiferschildes zu ermöglichen. Änderungen von Reibwerten oder vergleichbare Effekte, die die durch ein Stellglied hervorgerufene Verstellbewegung ändern oder beeinflussen, werden somit selbsttätig bei der Steuerung der wenigstens zwei Stellglieder berücksichtigt, so dass eine regelmäßige manuelle Anpassung nicht mehr erforderlich ist.
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Ideal ist es dabei, wenn der Sensor der Überwachungseinrichtung die Verstellung wenigstens eines ersten Stellgliedes überwacht, und wenn die Steuereinrichtung die Verstellung wenigstens eines zweiten Stellgliedes regelt. Die Verstellbewegung des ersten Stellgliedes gibt bei dieser Ausführungsform somit vor, wie die Regelung der Verstellbewegung des zweiten Stellgliedes durch die Steuereinrichtung erfolgt. Mit anderen Worten ermöglicht die vorgesehene Regelung, dass die Steuerung des zweiten Stellgliedes an den jeweiligen Verstellvorgang des ersten Stellgliedes angepasst wird. Damit gibt das erste Stellglied somit im Endeffekt vor, wie das zweite Stellglied bewegt wird.
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Um den Verstellvorgang und insbesondere auch den von der Steuereinrichtung vorgenommenen Regelprozess optimal überwachen zu können, ist es bevorzugt, wenn jedem der wenigstens zwei Stellglieder jeweils ein Sensor zugeordnet ist. Die Überwachungseinrichtung erfasst somit gleichzeitig die Stellbewegungen der beiden Stellglieder. Diese Anordnung ermöglicht einen besonders synchronen Betrieb beider Stellglieder, da die Steuereinrichtung Änderungen in den Betriebseigenschaften beider Stellglieder berücksichtigen und aneinander angleichen kann.
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Grundsätzlich kann bei der Erfindung eine Vielzahl verschiedener Sensoren zu Einsatz kommen. Wesentlich zu Auswahl der Sensoren ist deren Eignung, die Verstellbewegung und/oder die Verstellgeschwindigkeit wenigstens eines Stellgliedes ermitteln zu können. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass der Sensor die Verstellbewegung und/oder -geschwindigkeit des Stellgliedes direkt oder indirekt, beispielsweise des Abstreiferschildes gegenüber einer Referenz, beispielsweise am übrigen Fräswalzenkasten oder am Maschinenrahmen, und/oder des Unterschildes gegenüber dem Oberschild etc. ermöglicht. Als optimal zur Erfassung der Verstellgeschwindigkeit und/oder -bewegung des Stellgliedes hat sich allerdings die Verwendung eines Sensors in Form einer Wegmesseinrichtung herausgestellt, die den Verstellzustand hinsichtlich Verstellgeschwindigkeit und/oder -bewegung des Stellgliedes an sich ermittelt. Hier kann besonders bevorzugt auf einen magnetostriktiven Wegaufnehmer zurückgegriffen werden. Dieser Sensor wird nachfolgend auch als ”MG-Sensor” bezeichnet. Beim MG-Sensor handelt es sich um einen Wegaufnehmer, der mit Hilfe der Magnetostriktion die Entfernung zwischen zwei Punkten ermittelt. Der MG-Sensor ist insbesondere insofern von Vorteil, als dass er idealerweise eine berührungslose und damit praktisch verschleißfreie Entfernungsmessung ermöglicht. Der MG-Sensor kann grundsätzlich auf verschiedene Arten und Weisen realisiert werden. Bevorzugt umfasst der MG-Sensor einen Signalumformer, der an einem stirnseitigen Ende eines Sensorstabes angeordnet ist, und einen entlang der Längsachse des Sensorstabes, idealerweise berührungslos, verschiebbaren Positionsmagneten. Die einzelnen Elemente des MG-Sensors sind in der Weise in dem Stellglied angeordnet, dass sich mit einer Änderung der Stellposition der Abstand zwischen dem Positionsmagneten und dem Signalformer entlang der Längsachse des Sensorstabes ändert. Zur eigentlichen Messung wird typischerweise ein kurzer vom Signalumformer ausgehender Stromimpuls durch den Wellenleiter geschickt, wodurch ein mit dem Impuls mitlaufendes, örtlich veränderliches erstes Magnetfeld entsteht. Den entlang des Sensorstabes geführten Permanentmagneten umgibt ein zweites Magnetfeld. Das Zusammentreffen der beiden Magnetfelder löst einen Torsionsimpuls aus, der als akustische Welle mit konstanter Ultraschallgeschwindigkeit von der Entstehungsstelle zurück zum Signalumwandler läuft und dort in ein geeignetes wegproportionales Signal umgesetzt wird. Dieses kann dann beispielsweise an eine an die Wegmesseinrichtung bzw. Überwachungseinrichtung angeschlossene Steuereinrichtung weitergeleitet werden und über eine entsprechende Anzeigevorrichtung angezeigt werden. Besonders geeignet ist hierzu beispielsweise ein im Inneren einer Kolben-Zylinder-Einheit eines Hydraulikzylinders integrierter magnetostriktiver Positionssensor, wie er unter anderem in der
DE 10 2005 060 676 A1 offenbart ist, die hiermit in Bezug genommen wird. Es ist daher auch bevorzugt, wenn die Stellglieder Hydraulikzylinder sind.
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Für die Verwendung von Hydraulikzylindern als Stellglieder ist es bevorzugt, wenn die Steuereinrichtung ein wenigstens dem zweiten Stellglied vorgeschaltetes Ventil, insbesondere Proportionalventil, regelt. Auf diese Weise kann eine besonders robuste Möglichkeit geschaffen werden, wie die von der Steuereinrichtung erzeugten Regelbefehle am zweiten Stellglied auch tatsächlich umgesetzt werden können. Derartige Ventile, insbesondere Proportionalventile, sind bereits bestens etabliert und zeichnen sich insbesondere auch durch ihre hohe Funktionszuverlässigkeit aus. Darüber hinaus weisen gattungsgemäße Bodenfräsmaschine üblicherweise von Haus aus bereits ein oder mehrere Hydrauliksysteme auf, so dass eine solche Anordnung auch vergleichsweise einfach in bestehende Systeme integriert werden kann.
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Für die konkrete Umsetzung hat sich eine Anordnung als besonders vorteilhaft bewährt, bei der ausschließlich eines der beiden Stellglieder, insbesondere das zweite Stellglied, von der Steuereinrichtung regelbar ist. Damit ist festgelegt, dass stets das erste Stellglied von der Steuereinrichtung nicht geregelt wird, sondern die Grundlage für die Regelung des zweiten Stellgliedes darstellt. Für das erste Stellglied kann es somit vorgesehen sein, dass dieses Einrichtungen zur, beispielsweise manuellen, Voreinstellung umfasst, wie beispielsweise die im Stand der Technik bekannten manuell betätigbaren Blenden. Diese sind dem Stellglied besonders bevorzugt im Vor- und/oder Rücklauf eines entsprechenden Hydrauliksystems, über das das erste Stellglied betrieben wird, zugeordnet. Für das zweite Stellglied ist dagegen, zumindest für den regulären Betrieb der Bodenfräsmaschine, keine manuelle Anpassung vorgesehen. Dieses wird idealerweise ausschließlich von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit vom ersten Stellglied geregelt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in einem Verfahren zum Verstellen eines Abstreiferschildes eines Fräswalzenkastens einer Bodenfräsmaschine, insbesondere einer Bodenfräsmaschine gemäß den vorstehenden Ausführungen. In Bezug auf den Aufbau und die Funktionsweise des Abstreifschildes wird auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen. Wesentliche Verfahrensschritte sind einerseits das direkte oder indirekte Erfassen der Verstellung eines ersten Stellgliedes mit einer Überwachungseinrichtung und das Übermitteln der erfassten Verstellung an eine Steuereinrichtung. In einem weiteren Schritt umfasst das Verfahren andererseits das Regeln der Höhenverstellung eines zweiten Stellgliedes in Abhängigkeit der übermittelten Höhenverstellung des ersten Stellgliedes. Unter einem Erfassen der Verstellung des ersten Stellgliedes ist dabei insbesondere das Erfassen hinsichtlich Verstellgeschwindigkeit und/oder -position zu verstehen. Das Erfassen kann dabei direkt am oder im Stellglied erfolgen oder auch indirekt, beispielsweise an durch das Stellglied bewegten Teilen, insbesondere dem Unterschild, in Bezug auf einen Referenzpunkt, beispielsweise am Maschinenrahmen oder Fräswalzenkasten. Der zentrale Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass das erste Stellglied die Verstellung des zweiten Stellgliedes vorgibt. Auf diese Weise können Störgrößen im Verstellvorgang automatisch beseitigt oder ausgeglichen werden, ohne dass eine individuelle und manuelle Nachjustierung erforderlich ist.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es ferner vorgesehen, dass die Überwachungseinrichtung über geeignete Sensoren die Verstellung beider Stellglieder überwacht. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass mit der Regelung des zweiten Stellgliedes auch der gewünschte Effekt, eine gleichmäßige Verstellung beider Stellglieder, erreicht wird.
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Die Regelung erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass das erste und das zweite Stellglied den Abstreiferschild parallel verstellen. Dies bedeutet, dass der Abstreiferschild um eine gemeinsame Achse, typischerweise horizontal, geschwenkt und/oder gleichmäßig in Vertikalrichtung parallelverschoben wird. Je nach Ausbildung des Schwenkmechanismus kann dabei auch ein Schwenken einem Verschieben folgen und umgekehrt.
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Idealerweise umfasst das Regeln durch die Steuereinrichtung ein Ansteuern eines dem zweiten Stellglied vorgeschalteten Ventils, insbesondere Proportionalventils. Bei den Stellgliedern handelt es sich hierbei um Hydraulikzylinder. Eine Regelung über Ventile, insbesondere Proportionalventile, ermöglicht einen besonders zuverlässigen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Nachstehend wir die Erfindung anhand der in den Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 Eine Seitenansicht auf eine Bodenfräsmaschine;
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2 eine perspektivische Schrägansicht von schräg hinten links auf einen Fräswalzenkasten mit eingeschwenktem Abstreiferschild und herabgelassenem Unterschild;
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3 eine perspektivische Schrägansicht von schräg hinten rechts auf einen Fräswalzenkasten mit aufgeschwenktem Abstreiferschild und hochgefahrenem Unterschild;
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4a eine Ausschnittsvergrößerung der Führungseinfädelung zwischen Abstreiferschild und Fräswalzenkasten mit hochgefahrenem Unterschild;
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4b eine Ausschnittsvergrößerung des Bereiches aus 4a mit herabgefahrenem Unterschild;
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5 ein beispielhafter Hydraulikschaltplan; und
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6 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Regelkreises.
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Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei nicht jedes sich wiederholende Bauteil zwangsläufig in jeder Figur bezeichnet ist.
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1 zeigt eine gattungsgemäße Bodenfräsmaschine 1, hier eine Straßenfräse beziehungsweise Kaltfräse. Sie weist einen Fahrstand 2, einen Maschinenrahmen 3, einen Antriebsmotor 4 und über Hubsäulen 5 mit dem Maschinenrahmen verbundene Fahreinrichtungen 6 auf. Durch eine in einem mit dem Maschinenrahmen 3 verbundenen, mittig zwischen den vorderen und hinteren Fahreinrichtungen angeordneten, Fräswalzenkasten 7 und um eine horizontal und quer zur Arbeitsrichtung a verlaufende Rotationsachse 10 rotierbar gelagerte Fräswalze 9 wird im Arbeitsbetrieb der Bodenfräsmaschine 1 der abzufräsende Boden 8 in Arbeitsrichtung a abgetragen. Über ein Abwurfband 11 wird Fräsgut auf ein nicht dargestelltes Transportfahrzeug übergeben und von diesem abtransportiert.
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Der Aufbau und die Funktion des Fräswalzenkastens 7 werden in den 2 und 3 verdeutlicht, wobei die Erfindung auch auf andersartig gestaltete Fräswalzenkästen anwendbar ist. 2 zeigt den Fräswalzenkasten dabei mit herabgeschwenkten Abstreiferschild und runtergefahrenem Unterschild und 3 den Fräswalzenkasten mit aufgeschwenktem Abstreiferschild und dessen hochgefahrenem Unterschild.
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Der Fräswalzenkasten 7 wird zu den beiden Seiten hin, die von der Rotationsachse 10 der Fräswalze 9 geschnitten werden, von Seitenschilden 13 begrenzt. Der Abtransport von Fräsgut findet in bekannter Weise in Arbeitsrichtung nach vorn statt. Die in Arbeitsrichtung a hinten gelegene Seite wird im Wesentlichen von der Abstreifeinrichtung 30 gebildet, die einen Abstreiferschild 14, eine Höhenverstellvorrichtung mit zwei Stellgliedern 15a und 15b in Form vom Hydraulikzylindern 15, und eine Abstreiferleiste 17 umfasst. Der Abstreiferschild 14 weist einen Unterschild 13a und einen Oberschild 13b auf. Das Unterschild 13a ist am Oberschild 13b längsverschieblich gelagert und kann in der in 2 gezeigten Schwenklage des Abstreiferschildes 14 gegenüber dem Oberschild 13b in Pfeilrichtung b durch die Stellglieder 15a und 15b verstellt werden. In 2 ist der Abstreiferschild 14 herabgeschwenkt und der Unterschild 13a in einer gegenüber dem Oberschild 13b herabgefahrenen Position. Während des Arbeitsbetriebs der Bodenfräsmaschine 1 fräst diese den Boden 8 durch die Rotation der Fräswalze 9 mittels der daran angeordneten Meißeleinrichtungen (nicht dargestellt) auf und transportiert das gelockerte Fräsgut über das Abwurfband 11 ab. Im Boden 8 bildet sich eine Frässpur 40 mit Fräskanten 41 und einem Fräsbett 12. Die Tiefe des Fräsbettes 12 hängt von der eingestellten Frästiefe der Bodenfräsmaschine 1 ab. Mittels der Höhenverstellvorrichtung 15 kann die Abstreifeinrichtung 30 verstellt werden. Der Abstreiferschild 14 wird dabei entweder direkt auf dem Fräsbett 12 kratzend oder über dem Fräsbett 12 geführt. Im ersten Fall verbleibt kaum Fräsgut auf dem Fräsbett 12, im zweiten Fall wird Fräsgut auf dem Fräsbett 12 liegen gelassen.
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Der Abstreiferschild 14 erfüllt mehrere Aufgaben. Einerseits streift er bei herabgelassenem Unterschild 13a mit seiner Unterkante 16 hinter der Fräswalze 9 über die abgefräste Oberfläche des Fräsbettes und kratzt somit bei auf dem Fräsbett aufliegender Positionierung Fräsgut in das Innere des Fräswalzenkastens 2. Alternativ kann der Abstreiferschild 14 auch mit seiner Unterkante 16 beabstandet zum Fräsbett eingestellt und beim Fräsvorgang mitgeführt werden. Dann wird im Fräsbetrieb beispielsweise eine bestimmte Menge Fräsgut auf dem Fräsbett belassen. Andererseits ist über den Abstreiferschild 14 auch ein Zugriff auf die im Inneren des Fräswalzenkastens 7 gelagerte Fräswalze 9 möglich, beispielsweise zu Wartungszwecken, um abgenutzte Fräsmeißel auszutauschen. Um diese beiden Funktionen zu ermöglichen, ist der Abstreiferschild 14 einerseits um eine Schwenkachse c aufschwenkbar am Fräswalzenkasten 7 gelagert (3) und andererseits kann der Unterschild 14 am Oberschild 15 herauf- und herabgefahren beziehungsweise linear verstellt werden, um die Höhenlage der Unterkante 16 des Abstreiferschildes 13 gegenüber der Oberfläche des Fräsbetts regulieren zu können.
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Um den Abstreiferschild 14 im herabgeschwenkten Zustand während des Fräsprozesses in seiner Lage zu halten, ist es vorgesehen, dass der Abstreiferschild am Fräswalzenkasten verriegelt wird. Dies ist in den 4a und 4b näher angegeben. Beide Figuren zeigen den hinteren linken Seitenbereich des Fräswalzenkastens 7, wobei 4a den entriegelten Zustand mit hochgefahrenem Unterschild 13a und 4b den verriegelten Zustand (entsprechend 2) mit herabgefahrenem Unterschild 13a zeigt.
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Teile der Verriegelung sind ein Schwenkanschlag
38 an der Seitenwand
19 des Fräswalzenkastens
7, gegen den ein Gegenanschlag
39 (konkret eine Kulissenstein) in der Abschwenkposition des Abstreiferschildes
13 zur Anlage kommt. Der Gegenanschlag
39 ist in der Weise ausgebildet, dass er von der Außenseite des Unterschildes
13a nach außen hin vorsteht und den Seitenrandbereich des Unterschildes
13a zur Seitenwand
11 des Fräswalzenkastens
7 überlappt, wodurch ein Schwenkhindernis in Einschwenkrichtung durch den Schwenkanschlag
38 und den Gegenanschlag
39 erhalten wird. Beim Herabfahren des Unterschildes
13a aus dieser Position in
4a greift der nasenartige Gegenanschlag
39 in eine Haltenut
42 ein und wird dadurch in Ausschwenkrichtung arretiert. Weitere Einzelheiten zur Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels können der
DE 10 2012 012 607 A1 entnommen werden, auf die hiermit Bezug genommen wird.
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Wesentlich in Bezug auf die vorliegende Erfindung ist nun, dass die Bodenfräsmaschine 1 ferner eine Überwachungseinrichtung 20 und eine Steuereinrichtung 21 aufweist, über die ein zuverlässiges Verstellen des Unterschildes 13a gegenüber dem Oberschild 13b (Auf- und Abfahren) und auch des Abstreifschildes 14 an sich (insbesondere Auf- und Abschwenken gegenüber dem Fräswalzenkasten 7) gewährleistet wird. Insbesondere wird über diese beiden Einrichtungen ein Verkanten des Abstreifschildes 14 und speziell des Unterschildes 13a vermieden und ein sicheres Einfädeln des Gegenanschlags 39 in die Haltenut 42 ermöglicht. Wesentlich ist dabei, dass die Erfindung in Bezug auf die Überwachungseinrichtung 20 und die Steuereinrichtung 21 auch auf Abstreiferschilde 14 anwendbar ist, die gegenüber dem Fräswalzenkasten 7 allein höhenverstellbar und nicht auch schwenkbar sind.
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Die Aufgabe der Überwachungseinrichtung 20 liegt im Wesentlichen darin, die Verstellgeschwindigkeit und/oder die Verstellposition des Stellgliedes 15a und/oder 15b zu erfassen. Dies kann einerseits indirekt in der Weise erfolgen, dass beispielsweise die Relativposition des Abstreiferschildes 14 überwacht wird. Bevorzugt und im vorliegenden Ausführungsbeispiel angegeben ist allerdings die direkte Überwachung der Verstellposition der Stellglieder 15a und 15b. Beide Stellglieder 15a und 15b sind als Linearglieder, konkret als Hydraulikzylinder, ausgebildet. Eine Betätigung eines solchen Stellgliedes führt somit dazu, dass der Kolben aus dem Zylinder geschoben oder eingefahren wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist für beide Stellglieder 15a und 15b jeweils ein Sensor 22 als Teil der Überwachungseinrichtung vorgesehen, mit denen die Stellposition der beiden Stellglieder 15a und 15b erfasst werden kann. Diese Sensoren 22 sind in 2 schematisch angedeutet. Die von der Überwachungseinrichtung 20 ermittelten Sensordaten werden an die Steuereinrichtung 21 übertragen, die nun eines der Stellglieder (im vorliegenden Ausführungsbeispiel das linke Stellglied 15b) derart regelt, dass es möglichst synchron mit dem rechten Stellglied 15a verstellt wird. Das Zusammenspiel der Überwachungseinrichtung 20 inklusive Sensoren 22 mit der Steuereinrichtung 21 ermöglicht es somit, dass die beiden Stellglieder 15a und 15b zueinander gleichmäßig und gleichartig verstellt werden, so dass der Abstreiferschild 14 und insbesondere der Unterschild 13a an seinen beiden Seiten von den beiden Stellgliedern 15a und 15b synchron verstellt wird. Dadurch verlaufen die Schwenkbewegung des Abstreiferschildes 14 um die Schwenkachse c und insbesondere die Verschiebebewegung des Unterschildes 13a gegenüber dem Oberschild 13b entlang Pfeilrichtung b auf beiden Seiten parallel und ein beidseitiges Einfädeln des Gegenanschlags 39 in die Haltenut 42 ist sichergestellt und ein Verkanten des Unterschildes 13a kann sicher vermieden werden.
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Bei den Sensoren 22 handelt es sich vorliegend um Wegmesseinrichtungen vom Typ ”magnetostriktiver Sensor”. Ein solcher Sensor weist ein im Zylinder des Stellgliedes 15 angeordnetes Zylindersensorelement und einen im Kolben 7 angeordnetes Kolbensensorelement auf. Mithilfe des Sensors können nun die Veränderungen der Hubstellung des jeweiligen Stellgliedes ermittelt werden. Ein solcher Sensor ist an sich im Stand der Technik bekannt. Wesentlich ist, dass ein Vorteil dieser Sensoren darin liegt, dass sie innerhalb des Stellgliedes 15a/b angeordnet werden können.
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5 veranschaulicht nun beispielhaft eine mögliche hydraulische Verschaltung der beiden Stellglieder 15a und 15b, die eine gemäß den vorstehenden Ausführungen beschriebene Regelung des einen Stellgliedes 15b in Abhängigkeit von der Verstellung des anderen Stellgliedes 15a ermöglicht. Wesentliche Elemente des Hydrauliksystems 23 sind ein 4/3-Wege-Proportionalventil 24, ein Proportionalventil 25 und manuell verstellbare Blenden 26, 27 und 28. Über das 4/3-Wege-Proportionalventil 24 erfolgt der Anschluss zu einer Hydraulikfluidversorgung (T Tank und P Pumpe). Die beiden Stellglieder 15a und 15b sind beide über Zu- und Rücklaufleitungen zueinander parallel an das Ventil 24 angeschlossen. In den zum Stellglied 15a führenden Leitungen sind zwischen dem Ventil 24 und dem Stellglied 15a Blenden 27 und 28 angeordnet, über die der Durchfluss von Hydraulikfluid voreingestellt werden kann. Im Unterschied hierzu ist in einer zum Stellglied 15b führenden Leitung zwischen dem Ventil 24 und dem Stellglied 15b anstelle einer manuell betätigbaren Blende/Drossel dem Stellglied ein Proportionalventil 25 vorgeschaltet. Diese wird von der Steuereinrichtung 21 angesteuert in der Weise, dass das Stellglied 15b synchron zum Stellglied 15a verstellt wird. Um dies zu ermöglichen, weisen die beiden Stellglieder 15a und 15b die Wegmesssensoren 22 auf. Diese ermitteln die Relativverstellung des Kolbens 32a bzw. 32b gegenüber dem Zylinder 31a bzw. 31b des jeweiligen Stellglieder 15a bzw. 15b und übermitteln die entsprechenden Sensordaten an die Überwachungseinrichtung 20, die wiederum mit der Steuereinrichtung 21 verbunden ist. Letztere regelt nun das Proportionalventil 25 in der Weise, dass beide Stellglieder synchron verstellt werden.
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Der dieser Funktionalität zugrundeliegende Regelkreis ist in 6 näher beschrieben. Regelgröße 33 ist hierbei die Position des linken Stellgliedes 15b (Regelstrecke). Diese wird über den Sensor 22 (Wegmesseinrichtung) am Stellglied 15b ermittelt. Die Führungsgröße 34 ist die Verstellposition des rechten Stellgliedes 15a, die über den Sensor 22 am Stellglied 22 ermittelt und über die Überwachungseinrichtung 20 der Steuereinrichtung 21 zugeführt wird. Liegt eine Regelabweichung 35 vor, erzeugt die Steuereinrichtung 21 eine Steuergröße 36 zur Ansteuerung des Proportionalventils 25, so dass die Stellgröße 37 (Ölvolumen) entsprechend angepasst wird. Durch den vorstehende beschriebenen Regelkreis wird es somit ermöglicht, dass die Verstellung des linken Stellgliedes 15b durch die Steuereinrichtung 21 derart in Abhängigkeit vom rechten Stellglied geregelt wird, dass beide Stellglieder 15a und 15b zueinander synchron gleiche Verstellwege zurücklegen und dadurch der Abstreiferschild 14 verkantungsfrei geführt wird. Diesen Verstellprozess gegebenenfalls beeinflussende Störgrößen 38, wie beispielsweise Verschmutzungen am Unterschild etc., können auf diese Weise automatisch ausgeglichen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007038677 B4 [0003, 0006]
- DE 35280038 C2 [0003]
- DE 102012012607 A1 [0003, 0006, 0034]
- DE 102005060676 A1 [0013]