[0001] Die Erfindung betrifft ein Bodenverdichtungsgerät in Form einer Vibrationsplatte
mit
- einem Bodenkontaktelement, mit dessen Unterseite Verdichtungskräfte in zu bearbeiteten
Untergrund einleitbar sind, wobei die Verdichtungskräfte hervorrufende Schwingungen
des Bodenkontaktelements von einem damit verbundenen und mittels eines Hydraulikmotors
angetriebenen Schwingungserregers erzeugbar sind, mit dem auch eine Fortbewegung des
Bodenverdichtungsgeräts in eine Richtung parallel zu dem Untergrund erzeugbar ist,
und
- einem Oberwagen, der eine Antriebseinrichtung für eine Hydraulikpumpe zur Versorgung
des Hydraulikmotors mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit aufweist und des
Weiteren mit einem Führungselement für eine Bedienperson versehen ist,
wobei das Führungselement mit mindestens einem Bedienelement ausgestattet ist, das
mindestens ein vorzugsweise weglos arbeitendes Sensorglied aufweist, mit dem ein Stellmittel
betätigbar ist, mit dem die Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts unterbrechbar
ist, wenn das mindestens eine Sensorglied die Abwesenheit eines Körperteils der Bedienperson
signalisiert.
Stand der Technik
[0002] Ein derartiges Bodenverdichtungsgerät ist beispielsweise aus der
EP 1 101 027 B1 (entspricht
WO 2000/006879 A1) bekannt. Bei dem darin beschriebenen Arbeitsgerät sind kapazitive oder optische
Nährungsschalter oder berührungsempfindliche Griffelemente an einem Haltegriff des
Gerätes vorhanden, mit denen erkannt werden kann, ob der Haltegriff von der Bedienperson
ordnungsgemäß gehalten sind. Diese "Haltekontrolle" dient dazu, eine besondere Gefahr,
insbesondere während eines so genannten "Sonderbetriebszustandes", nämlich z.B. beim
Starten oder beim nicht ordnungsgemäßen Führen oder bei einer Pehlpositionierung des
Gerätes, festzustellen. In derartigen, den Bediener gefährdenden Sonderbetriebszuständen
führt nunmehr ein Erkennen einer Abweichung von einem ordnungsgemäßen Halten des Geräts
dazu, dass die Motordrehzahl des zum Antrieb des Gerätes verwendeten Antriebsmotors
auf eine Sicherheitsdrehzahl unterhalb einer Betriebsdrehzahl reduziert wird. Mit
einer so genannten "Totmann-Schaltung" soll verhindert werden, dass ein unkontrolliert
arbeitendes und sich bewegendes Gerät die Bedienperson bzw. Dritte gefährdet.
[0003] Ferner wird in der
EP 0 242 809 A1 noch eine an einem Handgriff führbare Vibrationsplatte beschrieben, bei der unterhalb
des Handgriffs ein so genannter zusätzlicher "Totmann-Handgriff" vorhanden ist, der
mit dem Gaszug gekoppelt ist. Um den Motor der Vibrationsplatte auf eine Betriebsdrehzahl
bringen zu können, muss der Bediener den Totmann-Handgriff nach oben schwenken und
gegen den eigentlichen Bedienungshandgriff halten. Sollte aus irgendwelchen Gründen
der Bediener den Totmann-Handgriff loslassen, so bewegt sich dieser aufgrund seines
Eigengewichts nach unten und reduziert über den Gaszug die Motordrehzahl auf eine
Leerlaufdrehzahl, unabhängig davon, ob an dem eigentlichen Drehzahlsteller eine andere
Drehzahl vorgewählt ist. Ein Nachteil dieser "mechanischen" Totmann-Handgriffe" besteht
in der schweren Bedienbarkeit, da immer eine zusätzliche Haltekraft benötigt wird,
die den eigentlichen Bedienungsvorgang erschwert.
[0004] Bei sämtlichen bekannten Totmann-Schaltungen tritt es als nachteilig in Erscheinung,
dass bei Abregelung der Motordrehzahl bis zum Stillstand des Gerätes bzw. zu einer
Reduzierung von dessen Bewegung auf ein ungefährliches Maß ein zu großer Zeitraum
vergeht. Der Verbrennungsmotor und der nachgeschaltete restliche Antriebsstrang einschließlich
der sich bewegenden Massen des Geräts selbst besitzen nämlich eine nicht unbeträchtliche
Trägheit, so dass ein nicht zu vernachlässigender zeitlicher Nachlauf des Geräts auftritt,
der noch ein Gefährdungspotenzial für die Bedienperson bzw. Dritte darstellt.
Aufgabe
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bodenverdichtungsgerät in Form einer
Vibrationsplatte derart weiterzuentwickeln, dass der Zeitraum vom Erkennen einer Notsituation
bis zum tatsächlichen Stillstand des Geräts bzw. bis zur Verminderung der vom Gerät
ausgeführten Bewegungen auf ein ungefährliches Maß verkürzt wird.
Lösung
[0006] Ausgehend von einer Verdichtungsplatte der eingangs beschriebenen Art wird diese
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das von dem Sensorglied betätigte Stellmittel
eine Unterbrechung der Versorgung des Hydraulikmotors mit Hydraulikflüssigkeit bewirkt.
[0007] Im. Unterschied zu den bekannten Geräten, bei denen die Unterbrechungsfunktion auf
die Antriebseinrichtung, d.h. typischerweise einen Verbrennungsmotor, wirkt und somit
am Anfang des gesamten Antriebsstrangs ansetzt, befindet sich der Eingriffspunkt der
erfindungsgemäß eingeleiteten Unterbrechungsmaßnahme im Hydraulikkreis. Auf diese
Weise können die Massenträgheiten des Antriebsmotors und der Hydraulikpumpe ausgeschaltet
werden, so dass die Nachlaufzeiten gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert
werden können. Hierdurch wird die Sicherheit sowohl für die Bedienperson als auch
für Dritte erhöht und den heutigen Anforderungen an den Arbeitsschutz Rechnung getragen.
Zwar ist bislang gemäß den gesetzlichen Vorschriften eine Totmann-Schaltung bei Vibrationsplatten
überhaupt noch nicht vorgeschrieben. Dennoch ist der Sicherheitsgewinn bei Anwendung
des erfindungsgemäßen Konzepts besonders hoch, da die Ansprechzeiten bis zum Stillstand
der Vibrationsplatte sehr gering sind. Dies macht es beispielsweise möglich, auch
ungeübte Personen mit einer derartigen Vibrationsplatte arbeiten zu lassen, was vor
allem für Vermieter derartiger Bodenverdichtungsgeräte von Interesse ist.
[0008] Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Stellmittel
ein hydraulisches Ventil ist, mit dem die Hydraulikflüssigkeit aus einer Vorlaufleitung
über eine Bypassleitung drucklos in einen Tank umleitbar ist. Während die Bypassleitung
im regulären Einsatzbetrieb des Geräts von dem Hydraulikventil verschlossen ist, so
dass die Hydraulikflüssigkeit dem Hydraulikmotor unter Druck zugeführt wird, kommt
es bei der Erkennung eines "Störfalls" zu einem Strömungskurzschluss, so dass der
dann drucklose Hydraulikmotor sehr kurzfristig zum Stillstand kommt.
[0009] Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Hydraulikventil um ein elektromagnetisch
betätigtes 2/2-Wegeventil, das mittels Federkraft in einer Öffnungsstellung vorgespannt
ist.
[0010] Um bei Ausfall oder Störung in der Bordelektrik stets einen "sicheren Zustand" zu
erreichen, sollte das Hydraulikventil im stromlosen Zustand seines Elektromagneten
die Verbindung zum Tank freigeben. Dies bedeutet andersherum, dass ein regulärer Arbeitsbetrieb
nur dann möglich ist, wenn die Erregerspule des Ventilantriebs stromdurchflossen ist,
d.h. die Bordelektrik in Betrieb ist.
[0011] Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Geräts besteht darin,
dass das mindestens eine Sensorglied Änderungen in der Streukapazität eines Körperteils,
insbesondere einer Hand, der Bedienperson erfasst. Derartige kapazitive Sensorglieder
zur Verwendung in Totmann-Vorrichtungen sind beispielsweise aus der
DE 102 19 386 A1 bekannt. Diese in Handgriffe gut einarbeitbare Sensorglieder haben sich in der Praxis
insbesondere im rauen landwirtschaftlichen Betrieb zwischenzeitlich gut bewährt.
[0012] Ein alternatives Funktionsprinzip für ein Sensorglied ist aus der
DE 198 43 666 A1 bekannt, bei der das Sensorelement so ausgebildet ist, dass es aufgrund des Drucks
der von einer Bedienperson in einem definierten Griffbereich ausgeübt wird, eine elektrische
Größe ändert, die zur Ausgabe eines Steuersignals verwendet wird.
[0013] Um einer Bedienperson die Führung der erfindungsgemäßen Vibrationsplatte zu erleichtern
wird vorgeschlagen, an dem Führungselement der Vibrationsplatte zwei Bedienelemente
in Form jeweils eines Handgriffs vorzusehen, wobei jeder Handgriff ein Sensorglied
aufweisen sollte. In diesem Fall besteht eine besonders sinnvolle Verschaltung der
beiden Sensorglieder darin, dass die Versorgung des Hydraulikmotors mit Hydraulikfluid
erst dann unterbrochen wird, wenn beide Sensorglieder die Abwesenheit der Hand der
Bedienperson signalisieren. Bei solch einer Ausgestaltung ist es somit für eine als
ordnungsgemäß definierte Geräteführung ausreichend, wenn die Bedienperson entweder
die rechte oder die linke Hand oder beide Hände an dem jeweils vorgesehenen Handgriff
mit integriertem Sensorglied hält. Erst wenn beide Hände sich nicht an dem vorgesehenen
Ort befinden, ist von einem Notfall auszugehen, so dass dann die Totmann-Schaltung
auslöst und zum Gerätestillstand führt.
[0014] Die Erfindung weiter ausgestaltend ist schließlich noch vorgesehen, dass die Vibrationsplatte
ein elektrisches Bordsystem mit einer Spannungsversorgung, insbesondere einem Generator
sowie einem davon ladbaren Akkumulator besitzt. Für den Fall, dass bei einem Gerät
keine Spannungsversorgung zur Verfügung steht, ist zwar der Aufbau der erfindungsgemäßen
Totmann-Schaltung grundsätzlich auch möglich, doch die Auswahl der verwendbaren Sensorglieder
ist dann stark eingeschränkt.
Ausführungsbeispiel
[0015] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung
dargestellt ist, näher erläutert.
[0016] Es zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Seitenansicht eines Bodenverdichtungsgeräts in Form einer Vibrationsplatte,
- Fig. 2
- eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Endbereichs einer Führungsdeichsel
mit zwei Handgriffen,
- Fig. 3
- einen hydraulischen Schaltplan der Totmann-Schaltung und
- Fig. 4
- einen elektrischen Schaltplan der Totmann-Schaltung.
[0017] Ein in Figur 1 dargestelltes Bodenverdichtungsgerät 1 in Form einer Vibrationsplatte
weist ein plattenförmiges Bodenkontaktelement 2 auf, mit dessen Unterseite 3 das Gerät
auf einem zu verdichtenden Untergrund aufsteht. In das Bodenkontaktelement 2 ist ein
Schwingungserreger 4 integriert, der anhand der drei Auswölbungen für seine Erregerwellen
erkennbar ist.
[0018] Gekoppelt über nicht näher dargestellte elastische Elemente 5 im Vorder- und Hinterbereich
des Bodenkontaktelements 2 befindet sich über letzterem ein so genannter Oberwagen
6. Dieser enthält zum einen einen nicht dargestellten Verbrennungsmotor, der als Antriebseinrichtung
für eine gleichfalls im Oberwagen 6 befindliche Hydraulikpumpe dient. Der Verbrennungsmotor
wird mittels eines nicht sichtbaren Elektrostarters in Betrieb gesetzt und über einen
Kraftstofftank 7 mit Kraftstoff versorgt.
[0019] Nicht dargestellt sind des Weiteren hydraulische Leitungen, die von der Hydraulikpumpe
zu einem in dem Bodenkontaktelement 2 befindlichen und seitlich an den Schwingungserreger
4 angeflanschten Hydraulikmotor führen.
[0020] Um die Vibrationsplatte als hand geführtes Gerät bedienen zu können, besitzt diese
eine Führungseinrichtung 8 in Form einer Deichsel an deren freiem Ende sich ein Bedienelement
9 in Form einer C-förmig gebogenen Griffstange befindet.
[0021] Wie sich aus der vergrößerten Darstellung gemäß Figur 2 ergibt, befindet sich an
den aufeinander zu gerichteten freien Enden des Bedienelements jeweils ein als Handgriff
ausgebildetes Sensorglied 10, das nach einem kapazitiven Messprinzip arbeitet. Jeder
der beiden Handgriffe erkennt, ob eine Bedienperson ihre Hand an dem Griff hält oder
nicht. Bei Entfernen der Hand von einem Handgriff wird von diesem über eine nicht
sichtbare Signalleitung innerhalb des als Rohr ausgeführten Bedienelements 9 sowie
innerhalb der als Hohlprofil ausgebildeten Deichsel ein Signal an ein nicht dargestelltes
elektronisches Steuergerät abgegeben. Die Funktionsweise der Totmann-Schaltung in
elektrischer Hinsicht wird in dem Schaltplan gemäß Figur 4 später näher erläutert.
Figur 2 zeigt noch einen Gashebel 11, mit dem durch Verschwenken Einfluss auf die
Motordrehzahl des Verbrennungsmotors genommen werden kann. Der Gashebel 11 bzw. die
Motordrehzahl überhaupt sind jedoch von der erfindungsgemäßen Totmann-Schaltung unbeeinflusst.
Weitere Bedienelemente des Bodenverdichtungsgeräts 1, wie z.B. eine Vorwärts-Rückwärts-Schaltung
sowie ein Lenkhebel zur Einstellung von "Kurvenfahrt rechts" bzw. "Kurvenfahrt links"
sind Stand der Technik und werden an dieser Stelle daher nicht näher erläutert.
[0022] Der Hydraulikschaltplan gemäß Figur 3 verdeutlicht, dass von einem regelbaren Verbrennungsmotor
12 über eine starre Kupplung 13 eine Hydraulikpumpe 14 antreibbar ist. Im regulären
Arbeitsbetrieb des Geräts fördert die Hydraulikpumpe 14 die über eine Saugleitung
15 aus einem Tank 16 angesaugte Hydraulikflüssigkeit in eine Vorlaufleitung 17, die
mit einem Teilstrang 17.1 zu einem Hydraulikmotor 18 führt, Dieser dient zum Antrieb
des in Figur 3 nicht dargestellten Schwingungserregers, der sich im Bodenkontaktelement
2 der Vibrationsplatte befindet. Über eine Rücklaufleitung 19 fließt die Hydraulikflüssigkeit
drucklos in den Tank 16 zurück.
[0023] An einer Verzweigung 20 geht von der Vorlaufleitung 17 eine Bypassleitung 21 ab,
die in den Tank 16 führt und in der sich ein Hydraulikventil 22 in Form eines 2/2-Wege-Ventils
befindet, das mittels eines Elektromagneten 23 betätigt wird. In Figur 3 ist das Hydraulikventil
22 in einer Stellung gezeigt, in der der Elektromagnet 23 nicht erregt ist, so dass
das Ventil durch Federkraft in eine Stellung gebracht wird, in der von der Vorlaufleitung
17 eine Verbindung zu der Bypassleitung 21 offen ist, so dass die Hydraulikflüssigkeit
von der Hydraulikpumpe 14 im Kurzschluss in den Tank 16 fließen kann. Dieser Schaltzustand
wird angenommen, wenn beide Sensorglieder 10 (Handgriffe) an der Deichsel signalisieren,
dass kein Kontakt mehr zu den Händen der Bedienperson besteht. Das elektronische Steuergerät,
das in Figur 3 nicht gezeigt ist, sorgt sodann dafür, dass der Anker des Elektromagneten
23 abfällt und damit den Ö1-Kurzschluss herbeiführt, wodurch der Hydraulikmotor 18
mangels Ölversorgung stehen bleibt. Zieht der Anker des Elektromagneten 23 hingegen
an - was die Präsenz mindestens einer Hand an einem Sensorglied 10 erfordert - so
schließt das Hydraulikventil 22 wieder und von der noch laufenden Hydraulikpumpe 14
(auf den Verbrennungsmotor 12 wird durch die Totmann-Schaltung kein Einfluss genommen)
wird wieder Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikmotor 18 geförderte, der somit beginnt
wieder anzulaufen.
[0024] Im linken Bildteil der Figur 3 ist noch ein weiterer Teilstrang 17.2 der Vorlaufleitung
17 dargestellt, der zu einem so genannten Orbitrol 24 führt, mit dem zwei seitlich
des Schwingungserregers 4 angeordnete hydraulische Stellzylinder 25 (nur schematisch
angedeutet) angesteuert werden. Mit Hilfe des Orbitrols 24 und der Stellzylinder 25
lässt sich sowohl zwischen Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt der Vibrationsplatte wechseln
als auch (optional) zwischen "Kurvenfahrt rechts" und "Kurvenfahrt links", Das Orbitrol
24 mit den zugehörigen Stellzylindern 25 ist Stand der Technik und entbehrt daher
an dieser Stelle näherer Ausführungen.
[0025] Dem in Figur 4 dargestellten Elektroschaltplan lässt sich das Anschlussschema der
Totmann-Schaltung in elektrischer Hinsicht entnehmen. Ein Bleiakkumulator 26 versorgt
über einen Zündschalter 27 ein elektronisches Steuergerät 28 mit Spannung. Über eine
Leitung 29 ist das Steuergerät 28 mit der Masse des Bodenverdichtungsgeräts 1 verbunden.
Ein in einer Leitung 31 befindlicher Leerlaufschalter 32, der von einem Handgriff
an der Deichsel der Vibrationsplatte bedient wird, ermöglicht, dass der Motor sich
in, den Leerlaufzustand begibt.
[0026] Von jedem Sensorglied 10 an den beiden Handgriffen führt jeweils eine Leitung 33
zu dem elektronischen Steuergerät, so dass dieses über die Signale bezüglich der Belegung
der Handgriffe verfügt. Über eine weitere von dem elektronischen Steuergerät 28 ausgehende
Leitung 34 wird der Elektromagnet 23 des Hydraulikventils 22 dann mit Strom versorgt,
wenn an mindestens einem der Handgriffe Handkontakt besteht. Anderenfalls fällt die
Spannung in der Leitung 34 ab und das Hydraulikventil 22 nimmt aufgrund Federvorspannung
die in Figur 4 gezeigte Sicherheitsstellung ein, in der es über die Bypassleitung
21 einen Kurzschluss zwischen der Vorlaufleitung 17 und dem Tank 16 bildet. Der Druck
am Hydraulikmotor 18 fällt sofort ab und die Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts
1 stoppt.
Bezugszeichenliste
[0027]
- 1
- Bodenverdichtungsgerät
- 2
- Bodenkontaktelement
- 3
- Unterseite
- 4
- Schwingungserreger
- 5
- elastisches Element
- 6
- Oberwagen
- 7
- Kraftstofftank
- 8
- Führungselement
- 9
- Bedienelement
- 10
- Sensorglied
- 11
- Gashebel
- 12
- Verbrennungsmotor
- 13
- Kupplung
- 14
- Hydraulikpumpe
- 15
- Saugleitung
- 16
- Tank
- 17
- Vorlaufleitung
- 18
- Hydraulikmotor
- 19
- Rücklaufleitung
- 20
- Verzweigung
- 21
- Bypassleitung
- 22
- Hydraulikventil
- 23
- Elektromagnet
- 24
- Orbitrol
- 25
- Stellzylinder
- 26
- Bleiakku
- 27
- Zündschalter
- 28
- Steuergerät
- 29
- Leitung
- 30
- Masse
- 31
- Leitung
- 32
- Leerlaufschalter
- 33
- Leitung
- 34
- Leitung
1. Bodenverdichtungsgerät (1) in Form einer Vibrationsplatte mit
- einem Bodenkontaktelement (2) mit dessen Unterseite (3) Verdichtungskräfte in zu
bearbeiteten Untergrund einleitbar sind, wobei die Verdichtungskräfte hervorrufende
Schwingungen des Bodenkontaktelements (2) von einem mit diesem verbundenen und mittels
eines Hydraulikmotors (18) angetriebenen Schwingungsenregers (4) erzeugbar sind, mit
dem auch eine Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts (1) in eine Richtung parallel
zu dem Untergrund erzeugbar ist, und
- mit einem Oberwagen (6), der eine Antriebseinrichtung für eine Hydraulikpumpe (14)
zur Versorgung des Hydraulikmotors (18) mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit
aufweist und des Weiteren mit einem Führungselement (8) für eine Bedienperson versehen
ist,
wobei das Führungselement (8) mit mindestens einem Bedienelement (9) ausgestattet
ist, das mindestens ein, vorzugsweise weglos arbeitendes Sensorglied (10) aufweist,
mit dem ein Stellmittel (22, 23) betätigbar ist, mit dem die Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts
(1) unterbrechbar ist, wenn das mindestens eine Sensorglied (10) die Abwesenheit eines
Körperteils der Bedienperson signalisiert,
dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (22, 23) eine Unterbrechung der Versorgung des Hydraulikmotors (18)
mit Hydraulikfluid bewirkt.
2. Bodenverdichtungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (22) ein Hydraulikventil ist, mit dem die Hydraulikflüssigkeit aus
einer Vorlaufleitung (17) über eine Bypassleitung (21) drucklos in einen Tank (16)
umleitbar ist.
3. Bodenverdichtungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (22) ein elektromagnetisch betätigtes 2/2-Wegeventil ist das
mittels Federkraft in eine Öffnungsstellung vorgespannt ist.
4. Bodenverdichtungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (22) im stromlosen Zustand die Verbindung zum Tank (16) freigibt.
5. Bodenverdichtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sensorglied Änderungen in der Streukapazität eines Körperteils,
insbesondere einer Hand, der Bedienperson erfasst.
6. Bodenverdichtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei Bedienelemente (9) in Form von Handgriffen, wobei jeder Handgriff ein Sensorglied
(10) aufweist.
7. Bodenverdichtungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgung des Hydraulikmotors (18) mit Hydraulikflüssigkeit erst dann unterbrechbar
ist, wenn beide Sensorglieder (10) die Abwesenheit der Hand der Bedienperson signalisieren.
8. Bodenverdichtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein elektrisches Bordsystem mit einer Spannungsversorgung, insbesondere einem Generator,
sowie einen von diesem aufladbaren Akkumulator (26).