STRASSENFERTIGER SOWIE VERFAHREN ZUM NIVELLIEREN DER EINBAUBOHLE EINES STRASSENFERTIGERS

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Straßenfertiger (1), umfassend eine Einbaubohle (4) zur Herstellung einer Einbauschicht (2) auf einem Untergrund (3), auf welchem sich der Straßenfertiger (1) in Einbaurichtung (R) entlang einer Einbaustrecke fortbewegt, wobei die Einbaubohle (4) höhenverstellbar ist und einen Zugarm (5) aufweist, der an einem daran ausgebildeten vorderen Zugpunkt (6) mittels eines Nivellierzylinders (7) am Straßenfertiger (1) befestigt ist, mindestens eine Messeinrichtung (10) zum Durchführen einer Abstandsmessung, eine Speichereinrichtung (16), eine Steuereinrichtung (17) sowie eine damit funktional verbundene Reglereinrichtung (18) zum Anpassen einer Einstellung des Nivellierzylinders (7), wobei die Steuereinrichtung (17) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit mindestens einer zum Untergrund (3) und/oder zu einer Referenz (11) durchgeführten Abstandsmessung der Messeinrichtung (10), die an einer in Einbaurichtung (R) vor einer Vorderkante (9) der Einbaubohle (4) liegenden Messstelle (14) durchführbar ist, einen Korrekturwert (K) zu berechnen, diesen in der Speichereinrichtung (17) zumindest temporär zu speichern und bei fortgesetztem Einbaubetrieb unter Berücksichtigung des gespeicherten Korrekturwerts (K) einen Nivelliersollwert (y_1-Soll) für die Messstelle (14) zu berechnen, anhand dessen der Nivellierzylinder (7) der Einbaubohle (4) angesteuert wird, wenn die Vorderkante (9) der Einbaubohle (4) die Messstelle (14) erreicht. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Nivellieren einer Einbaubohle (4) eines Stra-ßenfertigers (1).

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Straßenfertiger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch 16.

[0002] In DE 196 47 150 A1, DE 296 19 831 U1 und DE 100 25 474 B4 werden Nivelliersysteme für eine Einbaubohle eines Straßenfertigers offenbart. Diese Nivelliersysteme weisen einen Zugpunktregelkreis auf, der unter Berücksichtigung einer Differenz aus einer anhand eines Neigungssensors erfassten Zugarmneigung und eines Sollneigungswerts für den Zugarm funktioniert. Der Sollneigungswert wird auf Basis einer im Bereich einer Bohlenhinterkante durchgeführten Höhenüberwachung berechnet. Bei der Höhenüberwachung werden Abstandsmessungen zu einer Referenz im Bereich der Bohlenhinterkante durchgeführt und mit einem Sollabstand verglichen, um den Neigungssollwert zu bestimmen. Bei dieser Vorrichtung können Unebenheiten des Untergrunds, die vor der Einbaubohle vorliegen, beim Nivelliervorgang nur ungenau oder gar nicht berücksichtigt werden.

[0003] Bei der vorangehend beschriebenen Praxis hat sich insbesondere der Einsatz von Neigungssensoren als problematisch erwiesen, da diese empfindlich auf Unebenheiten des Untergrunds sowie Vibrationen während des Einbaubetriebs reagieren können, was eine darauf aufbauende Nivellierungsregelung negativ beeinflussen kann. Außerdem wird für den oben beschriebenen Zugpunktregelkreis aufgrund der Tatsache, dass die Zugpunktregelung zeitgleich zur Höhenüberwachung stattfindet, ein hoher Steuer- und Regelungsaufwand betrieben.

[0004] DE 100 25 462 A1 offenbart einen Straßenfertiger mit einer Schichtdickenmesseinrichtung zum Ermitteln einer Schichtdicke der hergestellten Einbauschicht in einem Bereich einer Bohlenhinterkante. Zum Ermitteln der eingebauten Schichtdicke an der Bohlenhinterkante wird ein Höhensignal eines Sensors, der stationär an einem Bohlen-Zugarm-Verbund angeordnet ist und einen Abstand zum Untergrund erfasst, sowie ein Neigungssignal eines am Bohlen-Zugarm-Verbunds angeordneten Neigungssensors eingesetzt.

[0005] Die DE 11 2009 001 767 T5 offenbart einen Straßenfertiger, der eine Steuerung zur Nivellierung der Einbaubohle aufweist. Die Steuerung weist einen ersten Sensor auf, der an der Vorderseite des Straßenfertigers vor dem Gutbunker angeordnet ist, um eine Höhe zum Untergrund zu erfassen. Ferner umfasst die Steuerung einen zweiten Sensor, der die Höhe des vorderen Zugpunkts am Bohlenholm in Bezug auf den Untergrund erfasst.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Straßenfertiger mit einem Nivelliersystem auszustatten, das zuverlässig anhand einfacher, praxistauglicher technischer Mittel eine verbesserte Nivellierung der Einbaubohle des Straßenfertigers ermöglicht und vor allem zur Herstellung einer präziseren Ebenheit der eingebauten Einbauschicht geeignet ist. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Nivellierverfahren für eine Einbaubohle eines Straßenfertigers zur Verfügung zu stellen, anhand dessen eine ebene Einbauschicht besser herstellbar ist.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Straßenfertiger gemäß dem Anspruch 1. Ferner wird diese Aufgabe gelöst anhand eines Verfahrens gemäß Anspruch 16.

[0008] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die jeweiligen Unteransprüche gegeben.

[0009] Der erfindungsgemäße Straßenfertiger umfasst eine Einbaubohle zum Herstellen einer Einbauschicht auf einem Untergrund, auf welchem sich der Straßenfertiger in Einbaurichtung entlang einer Einbaustrecke fortbewegt. Die Einbaubohle ist höhenverstellbar gelagert und weist einen Zugarm auf, der an einem daran ausgebildeten vorderen Zugpunkt mittels eines Nivellierzylinders am Straßenfertiger befestigt ist. Außerdem umfasst der erfindungsgemäße Straßenfertiger eine Messeinrichtung zum Durchführen einer Abstandsmessung, eine Speichereinrichtung, eine Steuereinrichtung sowie eine damit funktional verbundene Reglereinrichtung zum Anpassen einer Einstellung des Nivellierzylinders.

[0010] Gemäß der Erfindung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, in Abhängigkeit mindestens einer zum Untergrund und/oder zu einer Referenz durchgeführten Abstandsmessung der Messeinrichtung, die an einer in Einbaurichtung vor der Vorderkante der Einbaubohle liegenden Messstelle durchführbar ist, einen Korrekturwert zu berechnen. Der Korrekturwert bildet vorzugsweise eine an der Messstelle erfasste Unebenheit als Differenz zwischen einem Planum und dem tatsächlichen Untergrund mit Unebenheiten ab. Weiter ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, den Korrekturwert in der Speichereinrichtung zumindest temporär zu speichern und bei fortgesetztem Einbaubetrieb unter Berücksichtigung des gespeicherten Korrekturwerts einen Nivelliersollwert für die Messstelle zu berechnen, anhand dessen der Nivellierzylinder der Einbaubohle angesteuert wird, wenn die Vorderkante der Einbaubohle die Messstelle erreicht. Damit reagiert die Reglereinrichtung auf eine an der Messstelle erfasste Unebenheit des Untergrunds gezielt zu einem späteren Zeitpunkt der Einbaufahrt, nämlich dann, wenn die Vorderkante der geschleppten Einbaubohle die Messstelle, an welcher die Unebenheit im Untergrund direkt anhand des Korrekturwerts erfasst wurde, erreicht. Die dem eigentlichen Regelungsvorgang vorausgehende Ermittlung des Korrekturwerts zum Erfassen von Unebenheiten des Untergrunds basiert auf einer einfachen, hervorragend am Straßenfertiger einsetzbaren Höhenmesstechnik. Weiterhin bietet die Erfindung den Vorteil, dass auf Neigungssensoren verzichtet werden kann, wodurch das erfindungsgemäße Nivelliersystem insgesamt robuster für den Baustelleneinsatz ausgebildet ist. Außerdem wird die bei der Erfindung vor der Einbaubohle angeordnete Messeinrichtung weniger durch den vibrierenden Betrieb der Einbaubohle beeinflusst, sodass die mittels der Messeinrichtung gemessenen Abstände genauer bei der Nivellierung der Einbaubohle berücksichtigt werden können. Ferner bietet die Erfindung eine kostengünstige Lösung, die insgesamt einfach am Straßenfertiger anbau- und nachrüstbar ist. Dadurch, dass bei der Erfindung die Regelungseinrichtung erst dann auf die erfasste Unebenheit der Messstelle anspricht, wenn die Vorderkante der Einbaubohle die Messstelle erreicht, können Reaktionszeiten des Nivellierzylinders besser kompensiert werden, wodurch eine Einbauschicht mit hoher Ebenheit herstellbar ist.

[0011] Vorzugsweise ist die Messeinrichtung am Zugarm der Einbaubohle befestigt. Bewegungen des Zugarms, insbesondere ein Anheben und Absenken des Zugarms, können damit in den Abstandsmessungen berücksichtigt werden. Vor allem kann die Messeinrichtung vom Zugarm aus seitlich des Straßenfertigers, d.h. direkt neben dem Fahrwerk, präzise Unebenheiten des Untergrunds vor dem Arbeitsbereich der Einbaubohle erfassen und/oder einen Abstand zu einer entlang des Untergrunds seitlich der Einbaubohle vorgesehenen Referenz messen, die bspw. als ein neben dem Straßenfertiger gespannter Leitdraht vorliegt. Als Referenz käme alternativ zum Leitdraht ein gespanntes Seil, eine Bordsteinkante und/oder eine bereits hergestellte Einbauschicht in Frage.

[0012] Gemäß einer Variante kann die Messeinrichtung an einer Zugmaschine des Straßenfertigers befestigt sein, wobei deren Messwerte optional mit Messwerten einer weiteren Messeinrichtung, die am Zugarm oder an der Einbaubohle angeordnet ist, verrechenbar sind, um eine bestimmte Bohlenhöhe einzuregeln.

[0013] Eine besonders vorteilhafte Variante sieht vor, dass die Messeinrichtung im Bereich des vorderen Zugpunkts des Zugarms angeordnet ist. Damit kann unmittelbar an der Stelle des Nivellierzylinders, d.h. ohne bemerkenswerten Einfluss der Zugarmneigung, eine Abstandsmessung zum Untergrund und/oder zur Referenz durchgeführt werden, worauf basierend eine präzise Nivellierung der Einbaubohle möglich ist.

[0014] Vorzugsweise ist die Messeinrichtung drehbar am Zugarm, insbesondere am vorderen Zugpunkt des Zugarms oder zumindest in unmittelbarer Nähe davon, befestigt. Dadurch wird erreicht, dass sie unabhängig von einer beim Nivelliervorgang gesteuerten Neigungsänderung des Zugarms eine Gleichgewichtslage beibehält oder sich zumindest selbsttätig in diese zurückbewegt. In anderen Worten bedeutet dies, dass die Messeinrichtung den Neigungsänderungen des Zugarms nicht mitgeht. Damit werden die Höhenmessungen der Messeinrichtung nicht durch Neigungsänderungen des Zugarms beeinflusst, sondern erfassen lediglich Abstandsänderungen zum Untergrund und/oder zur Referenz.

[0015] Eine Variante sieht vor, dass am Zugarm für die Messeinrichtung eine Linearführung ausgebildet ist, entlang welcher die Messeinrichtung in Einbaurichtung verstellbar positionierbar ist. Damit kann der Abstand zwischen der Messeinrichtung und der Vorderkante der Einbaubohle eingestellt werden. Die Messeinrichtung kann zum Ignorieren von Neigungsänderungen des Zugarms drehbar an der Linearführung montiert sein.

[0016] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Messeinrichtung mindestens einen ersten Sensor zum Messen eines Abstands zur Referenz sowie mindestens einen zweiten Sensor zum Messen eines Abstands zum Untergrund auf. Diese beiden Höhenmessungen können bei der Berechnung des Korrekturwerts berücksichtigt werden, um damit Unebenheiten des Untergrunds zu erfassen. Eine Variante sieht vor, dass die Messeinrichtung einen Sensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, sowohl einen Abstand zum Untergrund als auch einen Abstand zur Referenz zu erfassen. Hierfür kann z.B. ein Radarsensor eingesetzt werden.

[0017] Vorzugsweise weisen der erste und der zweite Sensor in Einbaurichtung den gleichen Abstand zur Vorderkante der Einbaubohle auf. Damit können die beiden Sensoren in Einbaurichtung an derselben Messstelle Höhenmessungen durchführen, worauf basierend eine ggf. an der Messstelle vorliegende Unebenheit als Abweichung zum Planum präzise erfasst werden kann. Bei dieser Variante werden daher gleich zwei Abstandsmessungen an der gleichen Stelle vor der Einbaubohle durchgeführt, eine zum Untergrund und die andere zur Referenz, um darauf basierend für diese Messstelle den Korrekturwert zu bestimmen.

[0018] Der erste und/oder der zweite Sensor liegen vorzugsweise in Form eines optischen oder akustischen Sensors, z.B. als Laser- oder Ultraschallsensor, vor. Die Höhenmessungen können anhand einer Laufzeitmessung, einer Phasenlagemessung und/oder einer Lasertriangulation durchgeführt werden.

[0019] Vorstellbar ist es, dass der ermittelte Korrekturwert als Maß für eine im Untergrund erfasste Unebenheit gegenüber einem gemittelten Untergrundverlauf (Planum) am Straßenfertiger, beispielsweise mittels eines Displays des Bohlenbedienstands, visualisierbar ist. Am Display kann der Korrekturfaktor geringe und vergleichsweise große Unebenheiten farblich differenziert darstellen.

[0020] Vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den Korrekturwert für die Messstelle anhand des an der Messstelle mittels des zweiten Sensors gemessenen Abstands zum Untergrund abzüglich des mittels des ersten Sensors gemessenen Abstands zur Referenz und weiter abzüglich einer voreingestellten Höhenlage der Referenz zum Planum zu bestimmen. Ein anhand dieser Gleichung für die Messstelle mittels der Steuereinrichtung berechneter Korrekturwert bildet präzise die dort von dem Planum abweichende Unebenheit, d.h. eine Erhebung oder eine Vertiefung im Untergrund, ab.

[0021] Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu konfiguriert, zur Herleitung des Nivelliersollwerts für die Messstelle, d.h. zum Bilden des Sollwerts für einen Abstand des Sensors zur Referenz, in einem Zwischenschritt eine Differenz aus einem voreingestellten Basisnivelliersollwert und dem gespeicherten Korrekturwert zu bilden. Der Basisnivelliersollwert bietet für die Steuerungs- und Regelungsfunktion einen Richtwert, auf dessen Basis unter der Annahme eines ebenen, gemittelten Untergrunds, d.h. ein fiktiver Untergrund ohne Unebenheiten, die Einbaubohle geschleppt werden sollte. Der Korrekturwert dient zum Anpassen des Basisnivelliersollwerts für den praktischen Fall, dass die Messeinrichtung eine Unebenheit im Untergrund erfasst, wodurch sich ein für die Messstelle, an die Unebenheit angepasster präziserer Nivelliersollwert berechnen lässt. Damit kann die erfasste Unebenheit optimal kompensiert werden.

[0022] Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu konfiguriert ist, aus der Differenz zwischen dem voreingestellten Basisnivelliersollwert und dem gespeicherten Korrekturwert abzüglich eines aktuell mittels der Messeinrichtung gemessenen Abstands zur Referenz den Nivelliersollwert zu berechnen. Dieser Nivelliersollwert liegt dann der Reglereinrichtung als Eingangsgröße vor, worauf basierend der Nivellierzylinder für eine Nivellierung der Einbaubohle ansteuerbar ist.

[0023] Gemäß einer Ausführungsform weist die Messeinrichtung mehrere Sensoren zum Messen eines Abstands zum Untergrund und/oder zur Referenz auf, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, basierend auf mehreren damit zeitgleich durchgeführten Abstandsmessungen zum Untergrund und/oder zur Referenz einen jeweiligen Mittelwert als Basis zur Bestimmung des Korrekturwerts zu bilden. Dadurch, dass zur Bestimmung des Korrekturwerts mehrere Abstandsmessungen zum Untergrund und/oder zur Referenz gemittelt werden, kommt eine Filterfunktion zustande, sodass sanftere Übergänge bei der Nivellierung der Einbaubohle möglich sind, weil die Reglereinrichtung damit gewissermaßen gedämpft auf Unebenheiten während des Einbaubetriebs anspricht.

[0024] Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu konfiguriert ist, den berechneten Korrekturwert mit einem von einer Geometrie der Einbaubohle abhängigen Kompensationsfaktor zu multiplizieren. Vorstellbar ist es, dass im Kompensationsfaktor außer oder anstelle der Geometrie der Einbaubohle bspw. das Gewicht der Einbaubohle und/oder zumindest ein während des Betriebs der Einbaubohle daran eingestellter und/oder erfasster Betriebsparameter, bspw. eine Tamperdrehzahl und/oder eine Heizleistung der Einbaubohle, berücksichtigt ist. Weiter vorstellbar ist es, dass anhand des Kompensationsfaktors eine Dichte des Untergrunds, auf welchem sich der Straßenfertiger während des Einbaus fortbewegt, berücksichtigt wird. Damit ließe sich bei der Nivellierung der Einbaubohle eine Nachgiebigkeit des Untergrunds, wodurch ggf. Unebenheiten schon durch den Betrieb der Einbaubohle ausgleichbar sind, berücksichtigen. Eine Ausführungsform sieht vor, dass im Korrekturfaktor eine aktuell hinter der Einbaubohle gemessene Einbautemperatur der hergestellten Einbauschicht berücksichtigt ist.

[0025] Vorzugsweise weist der Straßenfertiger zum Erfassen einer zurückgelegten Strecke der Vorderkante der Einbaubohle mindestens eine Wegmesseinrichtung auf, wobei die Berechnung des Nivelliersollwerts an der Steuereinrichtung triggerbar ist, wenn die mittels der Wegmesseinrichtung erfasste zurückgelegte Strecke der Einbaubohle einem Abstand zwischen der Messeinrichtung und der Vorderkante der Einbaubohle entspricht. Damit ist es möglich, dass die Reglereinrichtung zum richtigen Zeitpunkt und am richtigen Ort, d.h. an der Messstelle, eine auf Basis des dort berechneten Korrekturwerts ortsgenaue Nivellierung der Einbaubohle durchführt, sodass die an der Messstelle ggf. gemessene Unebenheit zuverlässig kompensiert werden kann.

[0026] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, während einer Einbaufahrt des Straßenfertigers entlang der Einbaustrecke fortlaufend Korrekturwerte zu berechnen, diese für die jeweiligen Messstellen abzuspeichern und die jeweiligen abgespeicherten Korrekturwerte zur Bestimmung angepasster Nivelliersollwerte einzusetzen. Damit wird erreicht, dass die Reglereinrichtung entlang der Einbaustrecke auf alle Unebenheiten des Untergrunds zuverlässig anspricht, sodass entlang der gesamten Einbaustrecke eine ebene Einbauschicht hergestellt werden kann.

[0027] Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, ein GPS-datenbasiertes Untergrunddatenmodell zur Bestimmung des Korrekturwerts einzusetzen. Eine Variante sieht vor, dass das GPS-datenbasierte Untergrunddatenmodell mittels einer webbasierten Anwendung, insbesondere anhand einer cloudbasierten Anwendung, der Steuereinrichtung vorhaltbar ist, um den Straßenfertiger, insbesondere die daran ausgebildete Steuereinrichtung, mit aktualisierten Geountergrunddaten entlang der Einbaustrecke zu versorgen.

[0028] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, den Korrekturwert unter Einbeziehung einer an der Messstelle aktuell eingestellten Kolbenstellung des Nivellierzylinders zu berechnen. Die Kolbenstellung kann beispielsweise mittels eines, insbesondere anhand der Messeinrichtung, erfassbaren Ausfahrwegs des Kolbens dargestellt sein. Damit wäre es möglich, eine Unebenheit des Untergrunds auch dann festzustellen, wenn die Messeinrichtung lediglich die Abstandsmessung zur Referenz, bspw. zu einem gespannten Leitdraht, durchführt, wobei ansonsten keine Abstandsmessung zum Untergrund geschieht. Das Erfassen der Kolbenstellung des Nivellierzylinders kann damit die Abstandsmessung zum Untergrund ersetzen. Dies kann bei bestimmten Untergrundtypen, insbesondere bei offenporigen Untergrundflächen, vorteilhaft sein.

[0029] Vorstellbar ist es, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den Korrekturwert für die Messstelle anhand des an der Messstelle mittels des ersten Sensors gemessenen Abstands zur Referenz zuzüglich der Höhenlage der Referenz zum Planum zuzüglich eines Abstands der Messeinrichtung zur Zugpunkthöhe weiter zuzüglich eines aufgrund der Kolbenstellung eingestellten Ausfahrwegs des Nivellierzylinders sowie abzüglich einer konstruktiven Höhe zwischen einer Fahrwerksunterseite des Straßenfertigers zum Zugpunkt des Nivellierzylinders bei eingefahrenem Zustand zu bestimmen.

[0030] Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Nivellieren einer Einbaubohle eines Straßenfertigers, wobei eine Steuereinrichtung des Straßenfertigers in Abhängigkeit mindestens einer zum Untergrund und/oder zu einer Referenz durchgeführten Abstandsmessung mittels einer am Straßenfertiger vorgesehenen Messeinrichtung, wobei die Abstandsmessung an einer in Einbaurichtung vor einer Vorderkante der Einbaubohle liegenden Messstelle durchgeführt wird, einen Korrekturwert berechnet, diesen in einer Speichereinrichtung zumindest temporär speichert und bei fortgesetztem Einbaubetrieb unter Berücksichtigung des gespeicherten Korrekturwerts einen Nivelliersollwert für die Messstelle berechnet, anhand dessen mindestens ein Nivellierzylinder der Einbaubohle angesteuert wird, wenn die Vorderkante der Einbaubohle die Messstelle erreicht.

[0031] Vorzugsweise führt die Messeinrichtung zum Bestimmen des Korrekturwerts an der Messstelle vor der Einbaubohle mindestens zwei Abstandsmessungen durch, eine zur Referenz und eine zum Untergrund. Damit kann eine ggf. an der Messstelle vorliegende Unebenheit des Untergrunds als Abweichung vom Planum ortsgenau bestimmt und präzise zur Nivellierung der Einbaubohle eingesetzt werden.

[0032] Das erfindungsgemäße Nivelliersystem und das erfindungsgemäße Nivellierverfahren können beidseitig am Straßenfertiger durchgeführt werden. Die zuvor in Zusammenhang mit der Erfindung vorgestellten Ausführungsformen können daher an beiden Seiten des Straßenfertigers zum Einsatz kommen.

[0033] Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren genauer erläutert. Es zeigen:

Figur 1

einen Straßenfertiger zur Herstellung einer Einbauschicht auf einem Untergrund,

Figur 2

eine schematische, isolierte Darstellung der Einbaubohle des Straßenfertigers mit einer Messeinrichtung gemäß einer Variante der Erfindung,

Figur 3

eine schematische, isolierte Darstellung der Einbaubohle mit einer daran befestigten Messeinrichtung gemäß einer anderen Variante der Erfindung,

Figur 4

eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Regelkreises zum Durchführen der Nivellierung der Einbaubohle aus den Figuren 2 und 3,

Figur 5

eine schematische, isolierte Darstellung der Einbaubohle mit einer daran befestigten Messeinrichtung gemäß einer weiteren Variante der Erfindung, und

Figur 6

eine schematische Darstellung eines Regelkreises zum Nivellieren der Einbaubohle gemäß der Variante aus Figur 5.

[0034] Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

[0035] Figur 1 zeigt einen Straßenfertiger 1, der eine Einbauschicht 2 auf einem Untergrund 3 herstellt, auf dem sich der Straßenfertiger 1 während einer Einbaufahrt entlang einer Einbaurichtung R fortbewegt. Der Straßenfertiger 1 besitzt eine höhenverstellbare Einbaubohle 4 zum (Vor-) Verdichten der Einbauschicht 2. Die Einbaubohle 4 ist an einem Zugarm 5 befestigt, der an einem vorderen Zugpunkt 6 mit einem Nivellierzylinder 7 an einer Zugmaschine 22 des Straßenfertigers 1 verbunden ist. Der Zugarm 5 dient als Hebel, um ein Variieren einer Nivellierzylinderstellung in eine demensprechende Veränderung eines Anstellwinkels der Einbaubohle 4 umzuwandeln, insbesondere um Unebenheiten 8 im Untergrund 3 auszugleichen.

[0036] Figur 2 zeigt in isolierter, schematischer Darstellung die Einbaubohle 4, den Zugarm 5 sowie den Nivellierzylinder 7. Am Zugarm 5 ist zwischen einer Vorderkante 9 der Einbaubohle und dem vorderen Zugpunkt 6 eine Messeinrichtung 10 angeordnet. Die Messeinrichtung 10 ist zum Durchführen mindestens einer Abstandsmessung zum Untergrund 3 und/oder zu einer Referenz 11 ausgebildet. Gemäß Figur 2 ist die Referenz 11 als Leitdraht aufgebaut, wobei die Referenz 11 oberhalb des Untergrunds 3 eine gemittelte Höhe h₁₁ einnimmt. Die Referenz 11 ist seitlich des Straßenfertigers 1 gespannt und dient, wie im Folgenden genauer erläutert wird, einer Nivellierungsfunktion der Einbaubohle 4.

[0037] In Figur 2 weist die Messeinrichtung 10 einen ersten Sensor 12 zum Messen eines Abstands y₁ zur Referenz sowie einen zweiten Sensor 13 zum Messen eines Abstands y₂ zum Untergrund 3 auf. Bevorzugterweise sind der erste und der zweite Sensor 12, 13 in Einbaurichtung R in einem gleichen Abstand x₉ zur Vorderkante 9 der Einbaubohle 4 positioniert. Somit werden an einer Messstelle 14 gemäß Figur 2 zwei Abstandsmessungen durchgeführt, eine zum Messen des Abstands y₁ und eine zum Messen des Abstands y₂.

[0038] Ferner zeigt Figur 2, dass die Messeinrichtung 10 mittels der beiden Sensoren 12, 13 eine Unebenheit 8 im Untergrund 3 an der Messstelle 14 unterhalb der Messeinrichtung 10 erfassen kann. Die Unebenheit 8 stellt eine Differenz zu einem Planum P dar. Zum Ausgleichen der Unebenheit 8 aus Figur 2 findet eine dementsprechende Nivellierung der Einbaubohle 4 dann statt, wenn bei fortgesetztem Einbaubetrieb in Einbaurichtung R die Vorderkante 9 der Einbaubohle 4 oberhalb der Unebenheit 8, d.h. an der Messstelle 14, ankommt. In anderen Worten reagiert das anhand der Erfindung eingesetzte Nivelliersystem gemäß der in Figur 2 gezeigten Variante auf die mittels der Messeinrichtung 10 detektierte Unebenheit 8 an der Messstelle 14, wenn die Vorderkante 9 der Einbaubohle 4 den in Figur 2 gezeigten Abstand x₉ durchfahren hat.

[0039] Figur 3 zeigt eine Variante für die Anbringung der Messeinrichtung 10 aus Figur 2. Die Anordnung aus Figur 3 unterscheidet sich von Figur 2 dadurch, dass die Messeinrichtung 10 direkt am vorderen Zugpunkt 6 positioniert ist. An dieser Position, sozusagen am vorderen Ende des Zugarms 5, können die mittels der beiden Sensoren 12, 13 erfassten Abstände y₁, y₂ besonders vorteilhaft zur Kompensation von Unebenheiten 8 bei der Nivellierung der Einbaubohle 4 zur Herstellung einer ebenen Einbauschicht 2 eingesetzt werden, weil an dieser Stelle die Höhe des Zugpunktes 6 exakt erfasst wird und nicht von den Neigungsänderungen der Einbaubohle 4 überlagert wird.

[0040] Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung ein Nivelliersystem 15. Das Nivelliersystem 15 kann die gemäß Figur 2 und Figur 3 erfassten Höhenmesswerte zur Nivellierung der Einbaubohle 4 einsetzen, um Unebenheiten 8 im Untergrund 3 zu kompensieren.

[0041] Das Nivelliersystem 15 weist eine Speichereinrichtung 16, eine Steuereinrichtung 17 sowie eine damit funktional verbundene Reglereinrichtung 18 zum Anpassen einer Einstellung des Nivellierzylinders 7 auf. Gemäß Figur 4 werden der Steuereinrichtung 17 die gemessenen Abstände y₁, y₂ der Sensoren 12, 13 zugeführt. Basierend auf den gemessenen Abständen y₁, y₂ sowie unter Berücksichtigung der eingerichteten Höhe h₁₁ der Referenz 11 oberhalb des Planums P kann die Steuereinrichtung 17 einen Korrekturwert K bestimmen.

[0042] Die Steuereinrichtung 17 aus Figur 4 ist dazu ausgebildet, den Korrekturwert K für die Messstelle 14 anhand des an der Messstelle 14 mittels des zweiten Sensors 13 gemessenen Abstands y₂ zum Untergrund 3 abzüglich des mittels des ersten Sensors 12 gemessenen Abstands y₁ zur Referenz 11 und weiter abzüglich der voreingestellten Höhe h₁₁ der Referenz 11 zu bestimmen. Weiter kann die Steuereinrichtung 17 dazu konfiguriert sein, die während des Einbaubetriebs entlang der Einbaustrecke in Einbaufahrtrichtung R ermittelten Korrekturwerte K fortlaufend in der Speichereinrichtung 16 für die jeweiligen Messstellen 14 abzuspeichern, sodass Die Korrekturwerte K jeweils mit Erreichen der Vorderkante 9 der Einbaubohle 4 an den entsprechenden Messstellen 14 entlang der Einbaustrecke für die Nivellierung der Einbaubohle 4 einsetzbar sind.

[0043] Ferner zeigt Figur 4, dass der Steuereinrichtung 17 eine momentane Einbaugeschwindigkeit v_E des Straßenfertigers 1 mittels eines Geschwindigkeitssensors 19 anzeigbar ist. Die der Steuereinrichtung 17 übermittelte Einbaugeschwindigkeit v_E kann zum Bestimmen des Abstands x₉ eingesetzt werden. Daran gekoppelt oder als funktional eigenständige Einheit kann gemäß Figur 4 eine Wegmesseinrichtung 20 für das Nivelliersystem 15 vorliegen, um den Abstand x₉ bzw. eine zurückgelegte Strecke der Vorderkante 9 der Einbaubohle 4 zu erfassen, wenn sich der Straßenfertiger 1 in Einbaurichtung R während der Einbaufahrt fortbewegt.

[0044] Ferner zeigt Figur 4, dass der Steuereinrichtung 17 ein voreingestellter Basisnivelliersollwert y_1-Basis zugeführt wird. Ferner kann in der Steuereinrichtung 17 ein Kompensationsfaktor c hinterlegt sein, der möglicherweise von einer Geometrie der Einbaubohle 4 abhängig ist.

[0045] Die Steuereinrichtung 17 aus Figur 4 ist dazu konfiguriert, für jeden gespeicherten Korrekturwert K den zurückgelegten Weg, d.h. die zurückgelegte Strecke, zu bestimmen, den die Einbaubohle 4, insbesondere die daran ausgebildete Vorderkante 9, ab dem Zeitpunkt der Speicherung zurückgelegt hat. Sobald die zurückgelegte Strecke dem Abstand x₉ entspricht, wird anhand der Steuereinrichtung 17 der Korrekturwert K vom Basisnivelliersollwert y_1-Basis subtrahiert. Optional kann zuvor der Korrekturwert K mit dem Kompensationsfaktor c multipliziert werden.

[0046] Der Basisnivelliersollwert y_1-Basis kann manuell von einem Bediener an einem Bedienpult des Straßenfertigers festgelegt werden, sodass sich dementsprechend eine gewünschte Höhe der Einbaubohle 4 für den Einbaubetrieb einstellen lässt. Die Höhe der Einbaubohle 4 kann durch den Bediener manuell ermittelt werden oder durch einen nicht gezeigten Schichtstärkensensor gemessen werden.

[0047] Ferner zeigt Figur 4, dass der unter Berücksichtigung des Korrekturwerts K anhand der Steuereinrichtung 17 für die Messstelle 14 ermittelte Nivelliersollwert y₁-_Soll der Reglereinrichtung 18 zugeführt wird. Ferner bekommt die Reglereinrichtung 18 den gemessenen Abstand y₁ zugeführt. Die Reglereinrichtung 18 ist dazu ausgebildet anhand einer Differenz zwischen dem auf Basis von Unebenheiten 8 berechneten Nivelliersollwerten y_1-Soll und dem aktuell an der Messstelle 14 gemessenen Abstand y₁ eine Reglergröße u zu berechnen, die einem Aktor 21 zugeführt wird. Der Aktor 21, bspw. eine hydraulische Antriebskomponente, legt daraufhin einen Ausfahrweg s₇ des Nivellierzylinders 7 fest, sodass eine Zugpunkthöhe h₆ einstellbar ist, um die Einbaubohle 4, insbesondere deren Bohlenhinterkante, in einer gewünschten Höhe h_bo zu positionieren.

[0048] Figur 5 zeigt im Wesentlichen die Anordnung aus Figur 3, wobei die Messeinrichtung 10 gemäß Figur 5 lediglich den ersten Sensor 12 zum Messen des Abstands y₁ zur Referenz 11 aufweist. Mittels der Anordnung aus Figur 5 kann der Korrekturwert K primär anhand des gemessenen Abstands y₁ sowie anhand des Ausfahrwegs s₇ des Nivellierzylinders 7 berechnet werden. Für eine anhand der Messeinrichtung 10 erfasste Unebenheit 8 kann der Korrekturwert K aus einer Summe des Abstands y₁, der Höhe h₁₁ zur Referenz 11, eines Abstands h_s des ersten Sensors 12 zum vorderen Zugpunkt 6 sowie des Ausfahrwegs s₇ des Nivellierzylinders 7 abzüglich einer Höhe h_zp, womit eine konstruktive Höhe einer Fahrwerksunterseite F zum vorderen Zugpunkt 6 bei eingefahrenem Nivellierzylinder 7 angegeben wird, berechnet werden.

[0049] Figur 6 zeigt in schematischer Darstellung ein Nivelliersystem 15' für die in Figur 5 gezeigte Anordnung. Hierbei werden der Steuereinrichtung 17 fortlaufend die gemessenen Abstände y₁ sowie die erfassten Ausfahrwege s₇ des Nivellierzylinders 7 übermittelt, worauf basierend der Korrekturwert K berechnet und für jede Messstelle 14 entlang der Einbaustrecke in der Speichereinrichtung 16 hinterlegt wird. Der Korrekturwert K lässt sich anhand der oben beschriebenen Summe abzüglich der Höhe h_zp, die bei eingefahrenem Nivellierzylinder 7 vorliegt, berechnen. Der der Steuereinrichtung 17 vorgehaltene Basisnivelliersollwert y_1-Soll wird abzüglich des Korrekturwerts K zum Nivelliersollwert y_1-Soll verrechnet, der der Reglereinrichtung 18 als Eingangsgröße spätestens dann zugeführt wird, wenn die Vorderkante 9 der Einbaubohle 4 an der Messstelle 14 für den gemessenen Abstand y₁ angekommen ist, wobei die Reglereinrichtung 18 aus einer Differenz des berechneten Nivelliersollwerts y_1-Soll mit dem gemessenen Abstand y₁ die Reglergröße u für den Aktor 21 bestimmt, welcher den Nivellierzylinder 7 dementsprechend verstellt, um die Einbaubohle 4 zu nivellieren.

Ansprüche

1. Straßenfertiger (1), umfassend eine Einbaubohle (4) zur Herstellung einer Einbauschicht (2) auf einem Untergrund (3), auf welchem sich der Straßenfertiger (1) in Einbaurichtung (R) entlang einer Einbaustrecke fortbewegt, wobei die Einbaubohle (4) höhenverstellbar ist und einen Zugarm (5) aufweist, der an einem daran ausgebildeten vorderen Zugpunkt (6) mittels eines Nivellierzylinders (7) am Straßenfertiger (1) befestigt ist, mindestens eine Messeinrichtung (10) zum Durchführen mindestens einer Abstandsmessung, eine Speichereinrichtung (16), eine Steuereinrichtung (17) sowie eine damit funktional verbundene Reglereinrichtung (18) zum Anpassen einer Einstellung des Nivellierzylinders (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (17) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit mindestens einer zum Untergrund (3) und/oder zu einer Referenz (11) anhand der Messeinrichtung (10) durchgeführten Abstandsmessung, die an einer in Einbaurichtung (R) vor einer Vorderkante (9) der Einbaubohle (4) liegenden Messstelle (14) durchführbar ist, einen Korrekturwert (K) zu berechnen, diesen in der Speichereinrichtung (17) zumindest temporär zu speichern und bei fortgesetztem Einbaubetrieb unter Berücksichtigung des gespeicherten Korrekturwerts (K) einen Nivelliersollwert (y₁-Soll) für die Messstelle (14) zu berechnen, auf Basis dessen der Nivellierzylinder (7) der Einbaubohle (4) angesteuert wird, wenn die Vorderkante (9) der Einbaubohle (4) die Messstelle (14) erreicht.

2. Straßenfertiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (10) am Zugarm (5) der Einbaubohle (4) befestigt ist.

3. Straßenfertiger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (10) im Bereich des vorderen Zugpunkts (6) des Zugarms (5) angeordnet ist.

4. Straßenfertiger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (10) mindestens einen ersten Sensor (12) zum Messen eines Abstands (y₁) zur Referenz (11) sowie mindestens einen zweiten Sensor (13) zum Messen eines Abstands (y₂) zum Untergrund (3) aufweist.

5. Straßenfertiger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Sensor (12, 13) in Einbaurichtung (R) den gleichen Abstand (x₉) zur Vorderkante (9) der Einbaubohle (4) aufweisen.

6. Straßenfertiger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (17) dazu ausgebildet ist, den Korrekturwert (K) für die Messstelle (14) anhand des an der Messstelle (14) mittels des zweiten Sensors (13) gemessenen Abstands (y₂) zum Untergrund (3) abzüglich des mittels des ersten Sensors (12) gemessenen Abstands (y₁) zur Referenz (11) und weiter abzüglich einer voreingestellten Höhenlage (h₁₁) der Referenz (11) zum Untergrund (3) zu bestimmen.

7. Straßenfertiger nach einem der vorangehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (17) dazu konfiguriert ist, zur Herleitung des Nivelliersollwerts (y_1-soll) für die Messstelle (14) in einem Zwischenschritt eine Differenz aus einem voreingestellten Basisnivelliersollwerts (y_1-Basis) und dem gespeicherten Korrekturwert (K) zu bilden.

8. Straßenfertiger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (17) dazu konfiguriert ist, aus der Differenz zwischen dem voreingestellten Basisnivelliersollwert (y_1-Basis) und dem gespeicherten Korrekturwert (K) abzüglich eines aktuell mittels der Messeinrichtung (10) gemessenen Abstands (y₁) zur Referenz (11) den Nivelliersollwert (y_1-Soll) zu berechnen.

9. Straßenfertiger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (10) mehrere Sensoren (12, 13) zum Messen eines Abstands (y1, y2) zum Untergrund (3) und/oder zur Referenz (11) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (17) dazu ausgebildet ist, basierend auf mehreren anhand der Messeinrichtung (10) zeitgleich durchgeführten Abstandsmessungen (y₁, y₂) zum Untergrund (3) und/oder zur Referenz (11) einen jeweiligen Mittelwert als Basis zur Bestimmung des Korrekturwerts (K) zu bilden.

10. Straßenfertiger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (17) dazu konfiguriert ist, den berechneten Korrekturwert (K) mit einem von einer Geometrie der Einbaubohle (4) abhängigen Kompensationsfaktor (c) zu multiplizieren.

11. Straßenfertiger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Straßenfertiger (1) zum Erfassen einer zurückgelegten Strecke der Vorderkante (9) der Einbaubohle (4) mindestens eine Wegmesseinrichtung (20) aufweist, wobei die Berechnung des Nivelliersollwerts (y_1-Soll) anhand der Steuereinrichtung (17) triggerbar ist, wenn die mittels der Wegmesseinrichtung (20) erfasste zurückgelegte Strecke der Vorderkante (9) der Einbaubohle (4) einem Abstand (x₉) zwischen der Messeinrichtung (10) und der Vorderkante (9) der Einbaubohle (4) entspricht.

12. Straßenfertiger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (17) dazu ausgebildet ist, während einer Einbaufahrt des Straßenfertigers (1) entlang der Einbaustrecke fortlaufend Korrekturwerte (K) zu berechnen, diese abzuspeichern und die jeweiligen abgespeicherten Korrekturwerte (K) zur Bestimmung angepasster Nivelliersollwerte (y_1-Soll) einzusetzen.

13. Straßenfertiger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (17) dazu ausgebildet ist, ein GPS-datenbasiertes Untergrunddatenmodell zur Bestimmung des Korrekturwerts (K) einzusetzen.

14. Straßenfertiger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (17) dazu ausgebildet ist, den Korrekturwert (K) unter Einbeziehung einer an der Messstelle (14) aktuell eingestellten Kolbenstellung des Nivellierzylinders (7) zu berechnen.

15. Straßenfertiger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (10) an einer Zugmaschine (22) des Straßenfertigers (1) befestigt ist, wobei deren Messwerte mit Messwerten einer weiteren Messeinrichtung, die am Zugarm oder an der Einbaubohle angeordnet ist, verrechenbar sind, um eine bestimmte Bohlenhöhe einzuregeln.

16. Verfahren zum Nivellieren einer Einbaubohle (4) eines Straßenfertigers (1), wobei eine Steuereinrichtung (17) des Straßenfertigers (1) in Abhängigkeit mindestens einer zum Untergrund (3) und/oder zu einer Referenz (11) durchgeführten Abstandsmessung einer Messeinrichtung (10), wobei die Abstandsmessung an einer in Einbaurichtung (R) vor einer Vorderkante (9) der Einbaubohle (4) liegenden Messstelle (14) durchgeführt wird, einen Korrekturwert (K) berechnet, diesen in einer Speichereinrichtung (16) zumindest temporär speichert und bei fortgesetztem Einbaubetrieb unter Berücksichtigung des gespeicherten Korrekturwerts (K) einen Nivelliersollwert (y_1-Soll) für die Messstelle (14) berechnet, anhand dessen mindestens ein Nivellierzylinder (7) der Einbaubohle (4) angesteuert wird, wenn die Vorderkante (9) der Einbaubohle (4) die Messstelle (14) erreicht.

Zeichnung