UNITED STATES PATENT AND TRADEMARK OFFICE
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`BEFORE THE PATENT TRIAL AND APPEAL BOARD
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`CATERPILLAR, INC.
`Caterpillar
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`v.
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`WIRTGEN AMERICA, INC.
`Patent Owner
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`Case: IPR2017-02188
`Patent 9,656,530
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`EXHIBIT 2011
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`DE 4017107 A1 Grathoff
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`BUNDESREPUBLIK ® Offenlegungsschrift
`DEUTSCHLAND ® DE 4017107 A1
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`@ Aktenzeichen:
`Q) Anmeldetag:
`011
`I
`n Sta :
`‘9
`e" 89" g
`g
`
`P40171073
`2B.
`5. 90
`28.
`3. 91
`
`DEUTSCHES
`PATENTAMT
`
`(53 Int. 01.5:
`521 C 47/00
`
`E 21 C 47/10
`E 02 F 3/24
`E02 F 9/02
`
`G 01 C 9/00
`601 L 1/00
`
`DE4017107A1
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`|nnere Prioritét: ® ® @
`26.07.89 DE 39 24 675.2
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`Zusatz zu: P 39 20 011.6
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`® Erfinder:
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`® Anmelder:
`MAN Gutehoffnungshfitte AG, 4200 Oberhausen, DE
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`Grathoff, Hartmut, Dipl.-|ng., 8508 Wendelstein, DE
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`64) Stetig arbeitendes Gewinnungsgerét ffir Tagebaue mit einem walzenférmigen Gewinnungsorgan
`
`Die Erfindung betrifft ein auf einem Raupenfahrwerk
`selbstfahrendes, stetig arbeitendes Gewinnungsgerét ffir
`den Tagebaubetrieb mit einem walzenfbrmigen Gewin-
`nungsorgan
`und
`am Walzenumfang
`angeordneten
`Schneidwerkzeugen. Nach dem Hauptpatent
`(Patentan-
`meldung P39200116) ist das Gewinnungsgerét vorn und hin-
`ten mit je zwei unabhéngig voneinander heb- und senkbaren
`Raupen ausgerflstet. Nach der Erfindung ist jede einzelne
`Raupe (3) mit einem Kraftsansor (4) und einem HubwegsenA
`sor (5) versehen. Auf dem Gerétechassis (2) ist ferner ein die
`Léngs- und Querneigung messender Lagesensor (6) ange-
`ordnet, Ein Automatisierungsgerét (8), in das Sollwerte vori
`gegeben sind und die Signale der einzelnen Sensoren ein-
`gegeben werden,veran|aBtd1e Auheilung der Belastung der
`einzelnen Raupen (3) bei verschiedenen Betriebsphasen des
`Gewinnungsgerétes und die Einhaltung der réiumlichen Lage
`des Gerétechassis (2)
`in einer vorgegebenen Léngs- und
`Querneigung.
`Das Fahrwerk des Gewinnungsgerétes kann auch vorne und
`hintenjeweilsdreiodermehrRaupen(3)aufweisen.
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`DE4017.107A1
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`9—
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`wn
`E h'b't2 11 |PR2 17- 21
`Wirtgen Exhibit 2011 IPR 2017-02188
`BUNDESDRUCKEFIRE?en02).(9|1|
`1 8013/3850
`0
`88 9/60
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`DE 4017107 A1
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`2
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`Beschreibung
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`Die Erfindung betrifft ein auf einem Raupenfahrwerk
`selbstfahrendes, stetig arbeitendes Gewinnungsgeriit
`fi‘ir den Tagebaubetrieb mit einem walzenférmigen Ge-
`winnungsorgan und am Walzenumfang angeordneten
`Schneidwerkzeugen, bei dem nach den Ansprfichen 7
`und 8 des Hauptpatentes
`.....(Patentanmeldung P
`39 20 011.6)das Gewinnungsgeréit vorne und hinten mit
`je zwei unabhingig voneinander mittels Hubzylindern
`und Parallelogrammlenkern heb- und senkbaren Rau-
`pen ausgerfistet ist, wobei die vorderen und hinteren
`Raupen jeweils paarweise lenkbar sind.
`Die Aufgabe der Zusatz-Patentanmeldung besteht
`darin, das auf einem Raupenfahrwerk selbstfahrende,
`stetig arbeitende Tagebau-Gewinnungsgerét so auszu-
`bilden, daB bei dem Gerit die Einhaltung einer vorgege-
`benen Lastverteilung auf die Raupen des Raupenfahr-
`werkes gewfihrleistet ist, eine einmal vorgegebene Lage
`des Gerfitechassis eingehalten wird, um zu vermeiden,
`daB die Fbrdermittel des Gewinnungsger'ates und die an
`ihm aufgehfingte Verbindungsbriicke eine Querneigung
`erfahren und schlieBlich, um den Geritefiihrer bei sei-
`ner Téitigkeit zu entlasten.
`Die Lésung dieser Aufgaben erfolgt in der Weise, wie
`es in den Patentanspriichen angegeben ist.
`Mit der Sensorik und Steuerung fiir ein Tagebau-Ge-
`winnungsgerét wird automatisch eine gleichméiBige Ein-
`stellung der Raupen des Fahrwerkes erreicht und somit
`eine optimale Lastverteilung auf alle Raupen. Das Geri-
`techassis des Gewinnungsger'ates bleibt stindig in sei-
`ner vorbestimmten Lage.
`Der erfindungsgem'aiBe Vorschlag ist nicht beschréinkt
`auf Tagebau-Gewinnungsgerfite, die mit einem Raupen-
`fahrwerk ausgerfistet sind, sondern kann sich auch auf
`solche Gerate beziehen, die auf einem Riderfahrwerk
`fahren. Insofern sollen die Patentansprflche auch fiir
`diese Alternative Gfiltigkeit besitzen.
`Aus Grilnden der Standsicherheit und um beim Fahr-
`
`werk des Gewinnungsgerites vorne und hinten bauglei-
`Che Raupen zu haben, ist es zweckmfiBig, vorne und
`hinten je zwei, drei oder mehr Raupen, d.h. Einzelfahr-
`werke, anzuordnen. Wegen der niedrigen Fahrge-
`schwindigkeiten bei dem erfindungsgeméBen Gewin-
`nungsger'zit ist es jedoch nicht erforderlich, die Raupen
`des Fahrwerkes federnd am Geréitechassis anzuordnen.
`Dies wire fiir einen ungestérten Gewinnungsbetrieb im
`iibrigen unzweckmfiBig.
`Bei starrer Anordnung der Raupen am Gerfitechassis
`ist die Abstfitzung dementsprechend statisch unbe-
`stimmt, so daB z.B. beim Anheben einer Raupe von zwei
`benachbarten Raupen eines Fahrwerkes sich die Last
`der angehobenen Raupe verringert und sich die Last der
`benachbarten Raupe in gleichem MaBe vergréBert.
`Aus diesem Grunde ist nach der Erfindung vorgese-
`hen, daB jede Raupe eines Einzelfahrwerkes mit einem
`Kraftsensor versehen wird. der die bezogen auf das Ge-
`ritechassis vertikale Stiitzkraft miBt. Hubwegsensoren
`messen die Hubstellung der jeweiligen Raupe.
`Ferner ist erfindungsgemfiB am Gerfitechassis ein La-
`gesensor angeordnet, der die Winkelstellung des Geri-
`techassis zum Erdmittelpunki sowohl in Fahrtrichtung
`des Gewinnungsgerites als auch quer dazu miBt.
`Die MeBwerte aller vorgenannten Sensoren werden
`stetig an ein Automatisierungsgerit gegeben, das sich
`beispielsweise im Ffihrerhaus des Gewinnungsgerfites
`befindet. Das Automatisierungsgerfit erhilt auch die
`Sollwerte fiir die Winkelstellungen des Ger'atechassis
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`und das beabsichtigte MaB. um das beispielsweise die
`vorderen Raupen des Fahrwerkes héher eingestellt
`werden sollen als die hinteren Raupen, d.h. das MaB der
`Abtragshéhe (h).
`In das Automatisierungsgerit wird des weiteren ein-
`gegeben. in welchem Verhiiltnis die jeweils benachbar-
`ten Raupen einer Fahrwerksgruppe belastet werden
`sollen.
`
`Abhéngig von der Meldung der Kraftsensoren wer-
`den nach Patentanspruch 3 die Drehmomente der An-
`triebe der Raupen durch das Automatisierungsgerfit
`aufgeteilt.
`Am Anfang und Ende einer Fahrstrecke im Gewin-
`nungsbetrieb muB das Gewinnungsorgan des Ger'ates
`eine Rampe schneiden. Zu diesem Zweck werden nach
`Patentanspruch 2 die vorgegebene Rampenlange (1)
`und die Abtragshbhe (h) oder der Rampensteigungswin-
`kel (a) dem Automatisierungsgerit eingegeben. Nach
`Auswertung wird fiber die Hubzylinder der Parallelo—
`grammlenker die Stellung der Raupen des Fahrwerkes
`so geandert,da13 die gewfinschte Rampengeometrie ent-
`steht und dabei das Geritechassis die gewollte Quer-
`und Langsneigung beibehéilt.
`Ausffihrungsbeispiele der Erfindung werden nachste-
`hend anhand der Zeichnungen naher erliutert.
`Es zeigt
`Fig.1 eine perspektivische Darstellung des Gewin—
`nungsgerites mit je zwei Raupen vorne und hinten,
`Fig. 2 als Einzelheit die Anordnung von Kraftsensor
`am dubzylinder und Fahrwegsensor an der Raupe und
`Fig. 3 den Bewegungsablauf der Raupenaufhfingung,
`bezogen auf das Gerfitechassis, bei den verschiedenen
`Arbeitsstellungen,
`Fig. 4 eine Seitenansieht des Gewinnungsgerites mit
`je drei Raupen vorne und hinten und
`Fig. 5 eine Draufsicht zu Fig. 4.
`Fig. 1 zeigt das Gewinnungsger‘at nach dem Haupt-
`patent wéhrend des Frisbetriebes im Tagebau. Die
`Fréswalze (Gewinnungsorgan) ist an den abzubauenden
`Block herangefahren, die Schneidz‘ahne befinden sich an
`der Abbaufront im Eingriff. Wahrend sich das Gewin-
`nungsorgan (1) und die hinteren Raupen (3) auf dem
`Unterplanum befinden, bewegen sich die vorderen Rau-
`pen (3) auf dem Oberplanum. Fiir die Héhen- und Tie»
`fenverstellung der Raupen (3) des Raupenfahrwerkes
`dienen Parallelogrammlenker (12), die mit Hilfe von
`Hubzylindern (10) verstellt werden kénnen.
`Nicht mit Bezugsziffern versehen sind der Antrieb
`des Gewinnungsorgans, an der Frfiswalzenstirnseite er-
`kennbar, ferner das walzenstirnseitig aus dem Walzen-
`inneren herausffihrende Austragsband, das Brijcken-
`band, der Trichterwagen und schlieBlich parallel zum
`Gewinnungsgerat das Strossenband. Diese Anlagenteile
`sind im Hauptpatent néiher beschrieben.
`Wie aus Fig. 2 erkennbar, ist jede Raupe (3) des Rau-
`penfahrwerks mit einem Kraftsensor (4) ausgestattet.
`Der Kraftsensor in Gestalt eines KraftmeBbolzens be-
`findet sich zweckméBigerweise im Hubzylindergelenk
`(I I). mit dem der Hubzylinder (10) am Gerfitechassis (2)
`angelenkt ist. Der Bolzen muB am Geréitechassis drehsi—
`cher gelagert sein. Durch entsprechend angeordnete
`DehnungsmeBstreifen wird die bezogen auf das Gerfite-
`chassis senkrechte Kraftkomponente gemessen 11nd als
`Signal an das Automatisierungsger'at (8), das sich im
`Ffihrerhaus auf dem Gerfitechassis (2) befindet, weiter-
`gegeben. Abh‘angig von der Meldung der Kraftsensoren
`(4) werden durch das Automatisierungsgerfit (8) die
`Drehmomente der Antriebsmotoren der Raupen (3)
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`Wirtgen Exhibit 2011 IPR 2017-02188
`Wirtgen Exhibit 2011 IPR 2017-02188
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`DE 4017107 A1
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`aufgeteilt.
`l-lubwegsensoren (5) kennen 2.B. in die Hubzylinder
`(10) eingebaut sein, wie in Fig. 2 angedeutetr Anderer-
`seits kbnnen diese Sensoren aber auch parallel neben
`den Hubzylindern angeordnet werden.
`Die Signale der Hubwegsensoren (5) werden im Au-
`tomatisierungsgerat
`(8) unter Berficksichtigung der
`Geometric der Raupenaufhangungen in das MaB ”Hub-
`hohe der jeweiligen Raupe zum Geratechassis” umge—
`rechnet.
`
`Der Fahrweg der Raupen wird von Fahrwegsensoren
`(7) abgetastet, mit denen zweckmaBigerweise alle Rau-
`pen (3) des Fahrwerkes ausgestattet sind. Diese Fahr-
`wegsensoren (7) befinden sich z.B. jeweils im Turas ei-
`ner Raupe (3). Mit Hilfe dieser Sensoren laBt sich fiber
`das Automatisierungsgerat (8) ein mittlerer Fahrweg
`errechnen. Es kann aber auch eine Auswertung des
`kleinsten Einzelwertes erfolgen fur den Fall, daB ein
`zeitweiliges Durchrutschen einer Raupe zu befflrchten
`ist, wodurch ansonsten die Geschwindigkeits- und Weg-
`messung verfalscht werden wfirde.
`SchlieBlich ist am Geratechassis (2) sin Lagesensor (6)
`angeordnet, der die Winkelstellung des Geratechassis
`(2) zum Erdmittelpunkt miBt, und zwar sowohl in Fahrt-
`richtung des Gewinnungsgerates als auch quer zur
`Fahrtrichtung.
`Die MeBwerte aller beschriebenen Sensoren werden
`
`an das Automatisierungsger‘at (8) fibermittelt, unter wel«
`chem ein an sich bekanntes Auswerte— und Steuergerat
`zu verstehen ist.
`In dieses Automatisierungsgerat werden auch die
`Sollwerte ffir die Winkelstellungen des Geratechassis
`eingegeben sowie das MaB, um das die vorderen Rau-
`pen des Fahrwerkes hoher eingestellt werden sollen als
`die hinteren Raupen, d.hr das MaB der Abtragshohe h.
`Ferner gibt man in das Automatisierungsgerfit ein, in
`welchem Verhaltnis die jeweils benachbarten Raupen
`belastet werden sollen. Bei Transportfahrt des Gewin-
`nungsgerates kann dieses Verhaltnis 2.8. jeweils 50%
`ffir die vordere und hintere Fahrwerksgruppe betragen.
`lm Tagebaubetrieb mit einem Gewinnungsgerat der
`erfindungsgemaBen Gattung mit vor und hinter dem
`Gewinnungsorgan angeordneten Fahrwerksteilen ist es
`unvermeidbar, daB eine der Raupen einer Fahrwerks-
`gruppe oberhalb und nahe einer senkrechten Bo-
`schungskante fahrt, wobei die Boschungskante unter
`der Last dieser einzelnen Raupe einbrechen konnte.
`Eine solche Boschungskante befindet sich normaler-
`weise auBerhalb der jeweils vorderen Fahrwerksgrup<
`pe. Sie kann sich aber auch zwischen zwei Raupen einer
`Fahrwerksgruppe befinden.
`Um nun das Einbrechen der Edschungskante zu ver-
`meiden, wird erfindungsgemaB vorgeschlagen, die ober-
`halb einer benachbarten Boschungskante befindliche
`Raupe ganz oder teilweise zu entlasten. Dies geschieht
`durch einen Befehl an die Steuerungsautomatik, die mit
`Hilfe der hydraulischen Steuerung und der Sensoren des
`zugehorigen Hubzylinders der betreffenden Raupe der
`Fahrwerksgruppe diese entlastet.
`Wenn eine der auBeren Raupen einer Fahrwerks—
`gruppe entlastet wird, so wird durch das Automatisie-
`rungsgerét gleichzeitig die diagonal gegeni‘iberliegende
`Raupe der anderen Fahrwerksgruppe entlastet, so daB
`der Schwerpunkt der Lasten aller Raupen des Fahr-
`werks unverandert bleibt.
`Grundsitzlich ware es auch moglich, der Gefahr, daB
`die Boschungskante (13) aufgrund der Belastung durch
`die in ihrer Nahe fahrende Raupe einbricht, auf die Wei-
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`se zu begegnen, daB die vorderen Raupen von der B6-
`schungskame weggeschwenkt und gleichzeitig die hin-
`teren Raupen in die entgegengesetzte Richtung seitlich
`geschwenkt werden. Dazu kénnte man die Parallelo-
`grammlenker l‘a'ngenveranderlich (LB. als Hydraulikzy-
`linder ausgebildet) gestalten oder man k6nnte die Paral—
`lelogrammlenker einer Raupe auf einem um eine senk-
`rechte Achse gegenfiber dem Gerétechassis schwenk-
`baren Rahmen anbringen.
`Der Nachteil dieser (nicht dargestellten) Losung mit
`seitlich schwenkbar angeordneten Raupen bestfinde je-
`doch in einem erforderlichen groBeren mechanischen
`Aufwand‘ Wegen der hinteren strossenseitigen Raupen
`wiirde auBerdem die Bewegungsfreiheit der Verbin-
`dungsbri‘icke zwischen Gewinnungsorgan und Strossen-
`band eingeschrankt werden
`In Fig. 3 ist der Bewegungsablauf der Raupenaufhan-
`gung bezogen auf das Geratechassis bei den verschie-
`densten Arbeitsstellungen des Gewinnungsger‘ates ver-
`anschaulicht. und zwar angefangen von der Transport-
`fahrt des Gewinnungsgerates auf ebenem Gelande fiber
`den normalen Gewinnungsbetrieb zum Gewinnungsbe-
`trieb beim ansteigenden bzw. abfallenden Unter- und
`Oberplanum.
`Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Ausfflhrungsbeispiel des
`Gewinnungsgerates mit jeweils drei Raupen vorne und
`hinten. GemaB dieser schematischen Darstellung fahrt
`eine 'auBere Raupe (3) auf einer héheren Abbaustufe
`(15). Damit die Boschungskante (13) dieser Stufe (15)
`nicht einbricht, wird die erwahnte Raupe fiber das Auto-
`matisierungsgeré‘it (8) entlastet. Gleichzeitig erfolgt fiber
`das Automatisierungsgerat (8) eine Entlastung der zur
`erw'ahnten Raupe (3) diagonal gegenfiberliegenden au-
`Beren Raupe, damit die Schwerpunktlage der Lasten
`aller Raupen gewahrt bleibt.
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`Bezugszeichenliste
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`1 Gewinnungsorgan
`2 Geratechassis
`3 Raupe
`4 Kraftsensor
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`5 Hubwegesensor
`6 Lagesensor
`7 Fahrwegsensor
`8 Automatisierungsgerat
`9 Raupengelenk
`10 Hubzylinder
`11 Hubzylindergelenk
`12 Parallelogrammlenker
`13 Boschungskante
`14 Rampe
`15 Abbaustufe
`h Abtragshohe
`l Rampenlange
`a Rampensteigungswinkel
`
`Patentansprflche
`
`1. Auf einem Raupenfahrwerk selbstfahrendes, ste-
`tig arbeitendes Gewinnungsgerat filr den Tagebau-
`betrieb mit einem walzenformigen Gewinnungsor-
`gan und am Walzenumfang angeordneten Schneid-
`werkzeugen, bei dem nach den Anspriichen 7 und 8
`des
`Hauptpatentes
`....(Patentanmeldung
`P
`39 20 011.6) das Gewinnungsgerat vorne und hin-
`ten mit je zwei unabh'angig voneinander mittels
`Hubzylindern und Parallelogrammlenkern heb-
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`Wirtgen Exhibit 2011 IPR 2017-02188
`Wirtgen Exhibit 2011 IPR 2017-02188
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`und senkbaren Raupen ausgerfistet ist, wobei die
`vorderen und hinteren Raupen jeweils paarweise
`lenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daB jede
`einzelne Raupe (3) mit einem Kraftsensor (4) und
`einem Hubwegsensor (5) versehen ist und das Ge-
`ritechassis (2) mit einem die Langs- und Quernei—
`gung messenden Lagesensor (6) sowie einem Auto-
`matisierungsgerfit (8) ausgestattet ist, womit einer-
`seits die Belastung der jeweils benachbarten Rau-
`pen (3) im jeweils vorgegebenen Verhfiltnis aufge-
`teilt wird, andererseits die réumliche Lage des Ge-
`ratechassis (2) in einer vorgegebenen Langsund
`Querneigung gehalten wird.
`2. Gewinnungsgerfit fflr den Tagebaubetrieb nach
`Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB zum
`Schneiden einer Rampe die vorgesehene Rampen-
`geometric, d.h. Linge (1) der Rampe. Abtragshéhe
`(h) oder Steigungswinkel (a) in das Automatisie-
`rungsgerfit (8) eingegeben werden und mit Hilfe
`der Hubwegsensoren (5) des Lagesensors (6) und
`der Fahrwegsensoren (7) das Automatisierungsge-
`riit (8) veranlaBt wird, die Hubzylinder(10)der Par—
`allelogrammlenker (l2) derart zu steuern, daB das
`Gewinnungsorgan (1) die dem Automatisierungs-
`geréit (8) eingegebene Rampengeometrie schneidet
`und das Gerétechassis (2) stets die vorgegebene
`Quer- und Lfingsneigung beibehfilt.
`3. Gewinnungsgerat ffir den Tagebaubetrieb nach
`Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB abhéngig
`von der Meldung der einzelnen Kraftsensoren (5)
`fiber das Automatisierungsgerét (8) die Drehmo—
`meme der Amriebe der Raupen (3) im Verhéltnis
`der vertikalen Raupenlasten aufgeteilt werden.
`4. Gewinnungsger‘at nach den Anspriichen 1 bis 3,
`dadurch gekennzeichnet, daB das Fahrwerk des
`Gewinnungsgerites vorne und hinten jeweils drei
`oder mehr Raupen (3) aufweist, wobei jede Raupe
`(3) individuell heb- und senkbar ist und die vorde-
`ren und hinteren Raupen (3) jeweils gruppenweise
`lenkbar sind, wobei die Verteilung der Lasten auf
`die Raupen (3) der vorderen und der hinteren Rau-
`pengruppe durch Befehle an das Automatisierungs-
`gerfit (8) nach den Gegebenheiten im Tagebau un-
`ter Berficksichtigung einer ausgeglichenen Schwer-
`punktlage erfolgt.
`5‘ Gewinnungsgerfit nach Anspruch 4, dadurch ge-
`kennzeichnet, daB bei Entlastung einer auBermittig
`angeordneten Raupe (3) einer Raupengruppe die
`dadurch ausgelbste seitliche Verschiebung des
`Stutzschwerpunktes dieser Raupengruppe durch
`eine entgegengerichtete Verschiebung des Stiitz-
`schwerpunktes der anderen Raupengruppe durch
`entsprechende Emlastung ausgeglichen wird.
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`Hierzu 4 Seite(n) Zeichnungen
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`Wirtgen Exhibit 2011 IPR 2017-02188
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`I-.53:58
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`988/810801
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`Wirtgen Exhibit 2011 IPR 2017-02188
`Wirtgen Exhibit 2011 IPR 2017-02188
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`Wirtgen Exhibit 2011 IPR 2017-02188
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`

`ZEICHNUNGEN SEITE 4
`
`Nummer:
`Int. CI.5:
`
`DE 4017107 A1
`E 21 C 47/00
`
`Offenlegungstag:
`
`28. Mérz 1991
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`F 1 g .4—|1==|l
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`108 013/385
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`Wirtgen Exhibit 2011 IPR 2017-02188
`Wirtgen Exhibit 2011 IPR 2017-02188
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