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Vorrichtung zum Ausgleich von Unebenheiten beim Auftragen von
Teerstrassendecken mit einer Strassenfertigermaschine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleich von Unebenheiten beim Auftragen von Teerstrassendecken mit einer Strassenfertigermaschine, deren auf das aufgeschüttete Teermaterial an beiden Strassenrändern einwirkende Druckorgane in Abhängigkeit von einem mit einer Niveaulinie zusammenarbeitenden Nivellierinstrument höhenverstellt werden. Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art befinden sich die Beobachtungsgeräte auf der-bewegten Maschine, so dass alle Erschütterungen der Maschine auf das Beobachtungsgerät übertragen werden. Die Regelbarkeit bei diesen Maschinen ist ungenau und unzuverlässig.
Zur Vermeidung solcher Nachteile wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass bei der eingangs erwähnten Vorrichtung auf jeder Seite ein in einer Entfernung von der Fertigermaschine ortsfest aufgestelltes Fernrohr z. B. eines Nivellierinstrumentes vorhanden ist, mit dem die entsprechenden Höhenmarken der Druckorgane auf beiden Seiten der Maschine beobachtbar sind, wobei unmittelbar bei jedem Fernrohr ein Fernbedienungsschalter für je einen auf derMaschine befindlichen Motor angeordnet ist, der bei Voroder Rücklauf das betreffende Druckorgan über ein Getriebe hebt oder senkt. Durch eine solche ortsfeste Anordnung des Fernrohres wird eine sehr genaue Regelbarkeit der Druckorgane erreicht.
Die Erfindung besteht auch darin, dass die Fernbedienungsschalter mit den Motor der Fertigermaschine steuernden polarisierten Relais entweder über ein Kabel oder drahtlos in Verbindung stehen. Schliesslich ist es nach der Erfindung auch möglich, dass sich bei jedem Fernrohr ein an sich bekannter Projektor für ein Lichtstrahlenbündel befindet, das auf die entsprechende Höhenmarke bei der Maschine einstellbar ist, wobei im Bereich der Höhenmarken in an sich bekannter Weise Fotozellen zur Steuerung des Regelmechanismus für die Druckorgane angeordnet sind.
Die Erfindung ist an Hand einiger Beispiele näher erläutert, wobei auf die Zeichnung verwiesen wird.
Es zeigen Fig. 1 schematisch eine Strassenfertigermaschine, welche mit einer Apparatur versehen ist, die einZielfadenkreuz und die Fotozellen zur Steuerung des Servomotors umfasst, wobei auch die Lichtquelle für das Lichtstrahlenbündel ersichtlich ist, Fig. 2 das Fadenkreuz und die Fotozellen von vorne gesehen und teilweise im Schnitt, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2, Fig. 5 den Steuerstromkreis des Servomotors nach Fig. 1, Fig. 6 schematisch eine Strassenfertigermaschine, die mit einer drahtlos gesteuerten Regeleinrichtung versehen ist, Fig. 7 die Schaltung des Senders der Vorrichtung nach Fig. 6, Fig. 8 die Schaltung des Empfängers der Vorrichtung nach Fig. 6, Fig.
9 schematisch eine Strassenfertigermaschine, die mit einer über Kabel betätigten Fernsteuervorrichtung versehen ist und Fig. 10 die Schaltung des Servomotors, genauer.
Es sei zunächst auf Fig. l verwiesen, in der eine allgemein mit den Buchstaben VF bezeichnete Vibrofertigermaschine veranschaulicht ist. Bekanntlich bestehen derartige Maschinen im wesentlichen aus einem Trichter 1 zur Zuführung des bituminösen Konglomerats, aus einer Verteilvorrichtung 2, aus einem vibrierenden Organ 3 und aus einem Druckorgan 4, dessen Höhe zwecks Einregelung der Schichtstärke der aufzutragenden Decke einstellbar ist. Für gewöhnlich besteht das Regelorgan für die Schichtstärke aus einer, mit dem flachen Druckorgan 4 verbundenen und beispielsweise durch die Bedienungsperson auf der Maschine mittels eines Handrades betätigten Schraubenspindel 5.
Mit dem flachen Druckorgan 4 ist ein seitlich von der Maschine vorstehender Teil 6 verbunden, wel-
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cher beispielsweise durch eine Säule 7 eine Regelvorrichtung 8 unterstützt, die einen durchscheinenden Schirm 9 und zwei Fotozellen 10, 10', umfasst. Aus den Fig. 2, 3 und 4 sind dieser Schirm sowie die Fotozellen ersichtlich. Der durchscheinende Schirm 9 wird verwendet, wenn die Einregelung der Schichtstärke der Teerdecke von Hand aus erfolgen soll. In diesem Fall wird der vom Gerät 11, welches einen Projektor 11'und ein Zielfernrohr 11" aufweist, gelieferte Lichtfleck auf den Schirm 9 geworfen.
Wenn sich dieser Lichtfleck innerhalb der Zone 9'in der Mitte des auf den Schirm aufgezeichneten Fadenkreuzes befindet, dann ist die Bedienungsperson sicher, dass die Maschine innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen der vorbestimmten Niveaulinie folgt. Die Einstellung des Gerätes 11 bezüglich des Schirmes 9 wird vor Beginn der Arbeit der Fertigermaschine durchgeführt, indem mit dem Fernrohr 11" auf die Bezugslinie 9" des Schirmes gezielt wird, da der Abstand zwischen dem Zentrum 9'und der Linie 9" des Schirmes dem Abstand zwischen dem Fernrohr 11" und dem Projektor 11'des Gerätes entspricht.
Seitlich des Schirmes 9 sind, wie Fig. 2 zeigt, die beiden Fotozellen 10 und 10'angeordnet, welche eingesetzt werden, wenn die Regelorgane 4 - 5 der Maschine selbsttätig mittels einer Servoeinrichtung gesteuert werden sollen.
Die Fotozellen 10, 10' sind elektrisch mit einer Schaltgruppe 12 verbunden, die ihrerseits einen Servomotor 13 betätigt. Dieser kann seinerseits wieder mittels einesKardangelenkes 14 und eines Schnekkenradgetriebes 15-15'die Schraubenspindel 5 und somit die Druckplatte 4 steuern. Das Schneckenrad 15'des besagten Getriebes sitzt auf der Spindel 5 fest.
Wenn die Beleuchtungsstärke für beide Fotozellen 10, gleich ist, dann ergibt sich zwischen den Diagonalpunkten x und y der Brückenschaltung (Fig. 5) keine Potentialdifferenz und die Fertigermaschine arbeitet längs der vorgeschriebenen Niveaulinie. Wenn das vom Projektor 11'ausgesandte Lichtstrahlenbündel die beiden Fotozellen hingegen ungleichmässig beleuchtet, dann ergibt sich an der Diagonale x, y der Brückenschaltung eine Potentialdifferenz, welche entsprechend verstärkt den Servomotor 13 betätigt, der ein Anheben bzw. Senken des Druckorganes 4 herbeiführt. Die in Fig. 5 gezeigte Schaltung ist nur als Beispiel angegeben, um die Wirkungsweise besser verständlich zu machen.
Die beiden Fotozellen 10, 10' sind in einer Brückenschaltung miteinander verbunden, die Diagonalpunkte x, y derselben führen zu einem Verstärker DA, der ein polarisiertes Relais PR steuerf, dessen Kontakte den Servomotor 13 betätigen. Die Drehrichtung desMotors 13 hängt somit vom Vorzeichen der Potentialdifferenz ab, die sich an der Diagonale der Brückenschaltung einstellt, wobei dementsprechend entweder ein Heben oder Senken des Druckorganes 4 erreicht wird.
Aus den Fig. 2 und 4 geht hervor, dass im Falle eines Senkens der Fertigermaschine in bezug auf die Achse des vom Projektor 11'ausgesandten Lichtstrahlenbündels (Stellung H in Fig. 4), der Servomotor in dem Sinn betätigt wird, dass er ein Anheben des Druck- und Nivellierorganes 4 der Maschine hervorruft.
Gelangt die Maschine hingegen in eine angehobene Lage L in bezug auf die Achse des Lichtstrahlenbündels, dann ruft der Servomotor ein'Senken des Druckorganes 4 hervor. Die Linie K in Fig. 4 entspricht dem Zustand, bei dem die beiden Fotozellen 10, 10' gleich beleuchtet sind, so dass keine Potentialdifferenz an der Diagonale der Brückenschaltung entsteht und der Servomotor 13 ausser Betrieb ist. In diesem Zustand folgt die Fertigermaschine genau der vorbestimmten Niveaulinie. In Fig. 5 ist dieser Zustand der Schaltung dargestellt : Die Brückenschaltung liefert in der Diagonale keine Spannung, das polarisierte Relais PR befindet sich in Ruhestellung. Mit AV ist in Fig. 5 ein Batterienetzgerät angedeutet.
Fig. 6 zeigt die Anordnung für eine drahtlose Steuerung der Regelorgane 4 zur Einstellung der Schichtstärke der aufzutragenden Teerdecke mit optischer Führungslinie. Auf der Vibrofertigennaschine VF ist eine Empfängerstation untergebracht, die allgemein mit RR bezeichnet ist und die mit einer Steuergruppe 12'verbunden ist, deren Schaltung der in Fig. 5 gezeigten Gruppe entspricht. Der Servomotor 13 und dessen mechanische Verbindung mit der Druckplatte 4 sind gänzlich analog wie in Fig. l ausgebildet.
An derMaschine VF ist ferner eine vertikale Zielmarke VS an einer Stange 7 angebracht, wobei das untere Ende der Stange 7 mittels eines Teiles 6 mit der Platte 4 verbunden ist. Die Vertikalverschiebungen eines Bezugspunktes der Zielmarke VS geben somit genau die Vertikalverschiebungen der Platte 4 wieder. In einer Entfernung von mindestens 10 - 15 m bis ungefähr 50 - 150 m vor der Maschine VF ist ein Vermessungsgerät angeordnet, beispielsweise ein Nivellierinstrument oder ein Theodolit, welches eine, in der Fig. 6 eingezeichnete parallel zur vorbestimmten Niveaulinie verlaufende Ziellinie liefert. Die Bedienungsperson dieses Gerätes betätigt mit Hilfe von Tasten PB einen kleinen Sender RT, dessen Signale vom Empfänger RR auf der Maschine VF aufgenommen werden.
Wenn die Bedienungsperson, welche durch das Fernrohr 16 desGerätes die Vertikalverschiebungen des Bezugszeichens der Zielmarke VS beobachtet, feststellt, dass diese Verschiebungen die zugelassenen Grenzen überschreiten, dann bewirkt sie durch Betätigung der Tasten das Aussenden von Signalen durch den Sender RT, welche Signale durch den Empfän-
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ger RR auf der Fertigermaschine VF aufgenommen und verstärkt werden und den Servomotor 13 betätigen, der bewirkt, dass das Profil der aufgetragenen Teerdecke innerhalb der zugelassenen Toleranzen fällt.
Die Fig. 7 und 8 zeigen Blockschaltungen des Senders und Empfängers für die Anlage nach Fig. 6.
Diese Schemen werden nur zur besseren Verständlichkeit als Beispiele erläutert.
In Fig. 7, die das Blockschema des Senders darstellt, sind die beiden Drucktasten F, G ersichtlich, die auch in Fig. 6 gezeigt sind und die den Senderkreis steuern. Die Schaltung weist einen Oszillator OSC für 60 kHz, einen Oszillator OSC'für 65 kHz, einen Modulator (cathode-follower) MOD-CF und einen Oszillator OSC" für 30 kHz auf. Die Speisung erfolgt durch ein Batteriegerät A V mit 6V Batterie. Der Sender besitzt einen 1/4 X Semidipol als Antenne.
Die Drucktasten F und G setzen einen der beiden Oszillatoren OSC bzw. OSC'in Betrieb. Mit der entsprechenden Frequenz von 60 kHz bzw. 65 kHz wird vermittels Schirmgittermodulation im Modulatorstadium der Ausgangsoszillator OSC"mit 39 MHz moduliert.
Die in Fig. 8 veranschaulichte Empfängerschaltung umfasst eine 1/4 X Empfangsantenne, einen Demodulator für die Trägerfrequenz von 30 MHz, an dessen Ausgang die Signale mit einer Frequenz von 60 bzw. 65 kHz vorhanden sind. Diese Signale werden im periodischen Verstärker AMP verstärkt und in den auf die Frequenzen 60 bzw. 65 kHz abgestimmten Bandpassfiltern BPF ausgefiltert. Nach derEntmodulation in den Demodulatoren D* bzw. D"und Endverstärkung in den Verstärkern PA bzw. PA'gelangen die Signale zu den Relais R'bzw. R". Ein Netzgerät AV mit 12 V Batterie sorgt für die Speisung des Empfängers.
In Fig. 9 ist die Anordnung für den Fall der elektrischen Fernsteuerung mittels Kabel dargestellt. Im allgemeinen entspricht diese Anordnung derjenigen der Fig. 6, wobei jedoch selbstverständlich der Sender und Empfänger fehlen und die Tasten PB unmittelbar mittels Kabel mit der Schaltgruppe 12'zur Steuerung des Servomotors 13 verbunden sind. Die Ablesungen am Gerät 16 werden in gleicher Weise durchgeführt, wie dies an Hand der Fig. 6 bereits erläutert wurde, wobei die Bedienungsperson in der erwähnten Weise die Drucktasten F bzw. G bedient.
In Fig. 10 ist der Steuerstromkreis des Servomotors 13 im einzelnen gezeigt. Der Motor 13 ist vorzugsweise ein Hauptschluss-Gleichstrommotor mit Drehrichtungsumkehr, d. h. mit zwei entgegengesetzt gewickelten Erregerwicklungen. Das einfache Schaltschema zeigt die beiden Relais 20 und 21 zum Senken bzw. Heben des Druckorganes 4. Zu den Relaiswicklungen liegen je eine Kontrollampe 20'bzw. 21' parallel.
Wenn zusammenfassend die Schaltungen der Fig. 5,8 und 10 betrachtet werden, dann ist ersichtlich, dass die Anschlüsse A, B, C des Servomotors 13 an einen Dreipolstecker A"", B"", C"" (Fig. 5) bei der Steuerungsart mit Fotozellen oder an einen Dreipolstecker A"', B'", C'1t (Fig. 8) bei der drahtlosen Fernsteuerung, oder an einen Dreipolstecker A', B', C' (Fig. 1, 0) bei der Steuerung über Kabel angeschlossen werden können.
Es kann somit von einer Steuerungsart auf eine beliebig andere der beschriebenen Steuerungsarten übergegangen werden, ohne dass irgendwelche besondere Anpassungsmassnahmen vorzunehmen sind, da man einen Servomotor 13 und eine Schaltgruppe 12 bzw. 12'vorsehen kann, die für die drei beschriebenen Steuerungssysteme zur Betätigung der Druckplatte 4 der Fertigermaschine geeignet sind.
Es versteht sich, dass an den beschriebenen Vorrichtungen verschiedene im Bereich der Erfindung bleibende Abänderungen vorgenommen werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Ausgleichen von Unebenheiten beim Auftragen von Teerstrassendecken mit einer Strassenfertigermaschine, deren auf das aufgeschüttete Teermaterial an beiden Strassenrändern einwirkende Druckorgane in Abhängigkeit von einem mit einer Niveaulinie zusammenarbeitenden Nivellierinstrument höhenverstellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite ein in einer Entfernung von der Fertigermaschine ortsfest aufgestelltes Fernrohr (11", 16) z.
B. eines Nivellierinstrumentes vorhanden ist, mit dem die entsprechenden Höhenmarken der Druckorgane (4) auf beiden Seiten der Maschine beobachtbar sind, wobei unmittelbar bei jedem Fernrohr (11", 16) ein Fernbedienungsschalter (PB) für je einen auf der Maschine befindlichen Motor (13) angeordnet ist, der bei Vor-oder Rücklauf das betreffende Druckorgan (4) über ein Getriebe (5, 15', 15, 14) hebt oder senkt.