Automatische Maschinensteuerung: Fehlerfrei baggern für jedermann

Automatische Maschinensteuerung

Fehlerfrei baggern für jedermann

04.04.2016, 11:32 Uhr, aktualisiert 20.03.2023, 12:08 Uhr

MÜNCHEN/KIEL

Caterpillar rüstet seine 2D-Maschinensteuerung „Grade Control“ für Kettenbagger auf: Zusätzlich zu den bekannten Funktionen kann das System in den Modellen 323E und 323F dem Fahrer auch (halb)automatisch die Hand führen. Er soll dadurch nochmal 30 Prozent schneller arbeiten können als mit einem reinen Anzeigesystem. von Hendrik Stellmach

Bei Gräben und Fundamentarbeiten hilft „Assist“ dem Baggerfahrer. Messen und Nacharbeiten entfallen.

Die Technik „Grade mit Assist“ macht das Arbeiten mit dem Kettenbagger produktiver und effizienter. Gerade bei der Erstellung des Feinplanums greift es dem Fahrer entscheidend unter die Arme. Die neue Technik ist die erste für Cat-Bagger verfügbare Fahrer-Assistenzfunktion mit halbautomatischer Löffel-Steuerung. Sie kommt erstmals bei Baggern des Typs Cat 323E und Cat 323F zum Einsatz. Grade mit Assist automatisiert die Erstellung des Feinplanums beim Abziehen. Normalerweise bedient der Fahrer die beiden Joysticks und wandelt gleichzeitig drei radiale Bewegungen in eine lineare Bewegung um. Die Geschwindigkeit, die er dabei erreicht, hängt maßgeblich von seinem Talent und seiner Erfahrung ab. Bei Assist wird diese Aufgabe von der Halbautomatik übernommen. Sowohl erfahrene als auch weniger erfahrene Baggerfahrer erstellen dadurch nach Angaben von Caterpillar das Soll-Planum bis zu 45 Prozent schneller als mit dem klassischen Abziehen von Hand und Messgehilfen. Werden bereits 2D-Anzeigessysteme verwendet, die dem Fahrer lediglich Informationen zur Position des Löffels liefern, ohne aktiv in die Steuerung einzugreifen, liegt der Zeitvorteil von Assist laut Cat noch bei 30 Prozent. Aber nicht nur beim Planum hilft die neue Technik. Auch Gräben, Fundamente und Böschungen können damit zeitsparend hergestellt werden.

Mit dem Assistenzsystem „Grade mit Assist“ kann der Fahrer problemlos einfache 2D-Designs von der Fahrerkabine aus erstellen, die Automatiktaste drücken und mit dem Baggern beginnen. Das Display zeigt ihm immer die genaue Lage der Löffelschneide.

Voll integriert

Caterpillar hat die Kettenbagger mit der 2D-Steuerung „Cat Grade Control“ (CGC) zusätzlich mit dem neuen Feature „Assist“ für die automatische Höhensteuerung der Löffelschneide ausgerüstet. Es wurde in das bekannte „Grade“-System integriert und basiert auf den vertrauten Anzeigen und -Joysticks. Alle Komponenten – wie Winkelsensoren, Bordrechner oder Display – sind von Caterpillar entwickelt und ganzheitlich in die Maschine integriert worden.

Bereits beim Basissystem profitiert der Baggerfahrer von den Anzeigen von CGC wie der Längs- und Querneigung oder den akustischen Höhen- und Tiefenwarnungen. Die Assist-Technologie geht noch einen Schritt weiter und beschleunigt die automatische Erstellung des Feinplanums. Durch die Integration in die Maschine und Hydraulik steht die volle Leistung an der Löffelschneide zur Verfügung. Über den gesamten Schnitt ist eine präzise Steuerung gewährleistet, und der Fahrer kann schneller und mit weniger Aufwand ein genaues Planum in der Höhe erstellen. Grade mit Assist ist flexibel erweiterbar: Kunden, die komplexe Geometrien im Straßen- und Erdbau erstellen müssen, können das System mit einer 3D-GPS-Maschinensteuerung von Trimble/Sitech (z.B. GCS900) aufrüsten.

„Grade mit Assist“ warnt den Fahrer vor zu tiefem oder zu hohem Baggern – hilfreich zum Beispiel bei Kanalarbeiten oder unter Brücken.

Präzise mit nur einer Hand

Durch die Integration in das vorhandene 2D-Anzeigesystem Cat Grade ist die Bedienung für den Fahrer noch einfacher geworden. Der Fahrer referenziert seine Löffelschneide an einem bekannten Höhenpunkt, gibt eine Zieltiefe ein und kann sofort mit dem automatischen Erstellen des Feinplanums auf Zentimeter-Genauigkeit beginnen. Er drückt die Automatiktaste, und jetzt passiert das eigentlich Neue: Nähert sich die Löffelschneide weniger als zehn Zentimeter der Soll-Oberfläche, übernimmt die Automatik die Auslegersteuerung. Der Fahrer zieht lediglich noch den linken Joystick für die Stielbewegung heran, und der Ausleger bewegt sich automatisch auf und ab. Gleichzeitig wird der Löffel mit konstantem Schnittwinkel mitgeführt. Das Ergebnis ist eine plane Fläche. Der Fahrer kann den Winkel der Löffelschneide auch verändern und anschließend mit einem Knopfdruck zum vorigen Winkel zurückkehren.

Dadurch, dass die Löffelschneide im Automatikbetrieb nicht unter das Soll-Planum vom Fahrer gerückt werden kann, wird ein zu tiefes Ausheben vermieden. So werden unnötiger Materialmehraushub und Nacharbeit vermieden. Gerade in Situationen wie im Kanalbau oder Baugrubenaushub, wo der Fahrer die Höhe schlecht einschätzen kann, spielt Assist seine Stärken aus.

Schutzfunktionen

Außerdem verfügt Assist über eine automatische Höhenabschaltung, die Protect-Funktion. Protect berechnet permanent im Hintergrund die Höhen des Auslegerbuckels, des Stielhochpunktes, die Koppel-, Löffelrückseite- und Löffelschneidehöhe. Wird einer dieser Werte zur Sicherheitshöhe überschritten, schaltet Protect automatisch ab, indem der Hydraulikölfluss unterbrochen wird. So kann die Maschine in Bereichen mit geringer Deckenhöhe eingesetzt werden, wie z. B. in Innenräumen und unterhalb von Überführungen, sowie in der Nähe von über- und unterirdischen Versorgungsanlagen. Ist das Überschreiten dieser Grenzen doch einmal beabsichtigt, kann der Fahrer die Auto-Steuerung mit einem Override-Befehl einfach aufheben.

Ein hochgenaues Planum herzustellen, zählte bisher zu den schwierigsten Übungen für den Baggerführer. Mit Caterpillars „Grade mit Assist“ geht das sogar einhändig.

Verfügbarkeit

Die Markteinführung der Assist-Technik beginnt mit dem neuen Kettenbagger 323F, der ab Werk optional mit diesem Feature bestellt werden kann. Für bereits im Einsatz befindliche Bagger vom Typ Cat 323E L gibt es einen Nachrüstsatz zur Aktualisierung. Das Grade Control-System ist immerhin schon in zwei Modellen standardmäßig verbaut, und zwar in den Cat-Baggern der XE-Serie, 336F XE und 352F XE. Weil es sich um voll integrierte Caterpillar-Technik handelt, übernimmt den Service bundesweit und einheitlich der Cat-Händler Zeppelin.

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