CN102330407B - 道路建筑机械和用于控制在地面上移动的该机械的距离的方法 - Google Patents

Abstract

道路建筑机械和控制在地面上移动的该机械的距离的方法，在具有机架、底盘的该机械中，底盘包括根据调平装置的控制信号调节机架平面的位置的高度调节装置，调平装置测量在当前基准位置的地面到机架的距离，并以机架的平面可在相对于地面的基准位置的调节后的正交距离处移动的方式控制高度调节装置，发射器刚性设置在机架上且接收器可沿当前基准位置相邻于机架平行并同步于机架移动，或接收器刚性设置在机架上且发射器可沿当前基准位置相邻于机架平行并同步于机架移动，发射器发射表示基准平面的至少一个测量波束，其可由接收器检测并表示平行于机架或基准位置的地面延伸的平面，机架与当前基准位置的当前距离可通过基准平面的检测到的位置测量。

Description

道路建筑机械和用于控制在地面上移动的该机械的距离的方法

技术领域

本发明涉及道路建筑机械，以及用于控制道路建筑机械的机架与地面间的距离的方法。

背景技术

这样的道路建筑机械，特别是路面铣刨机或路面再生机，需要用于处理地面或路面的水平基准，以便不会在处理地面或路面时原样复制地面上现有的不规则性。相反，将通过处理过程把不规则性和波形整平至可能的最大程度。若没有用于机架或工作工具的高度调节的基准值，在最坏的情况下，工作结果将复制所有不规则性和波形以及倾斜，这会给跟随在后面的机器，诸如沥青铺设机或压路机产生平坦、均匀压实的路面铺设造成很大的难度。

道路建筑机械包括由底盘承载于单个平面中的机架，其中底盘在地面或路面上移动。该底盘通过至少三个升降柱(或，对于小型压路机，仅通过在后轴处的至少两个升降柱)承载机架，该升降柱形成用于机架的高度调节装置并且也可根据调平装置的控制信号调节机架的平面，也涉及横向倾斜度。调平装置控制机架与当前在其上行驶的地面的距离。已知为此目的可以通过设置在相邻于工作鼓一侧的侧板扫描地面，或沿着道路建筑机械的行驶路径张紧线绳，并可从机器上对其进行扫描。

对于具有刚性安装在机架上的工作鼓的机器，可以相对于机架测量该距离。

对于其中工作鼓相对于机架可调节的机器，必须附加考虑工作鼓与机架的距离。

在路面的情况下，有利的基准位置通常出现在路面中心，因为该处是路面上几乎没有任何损坏、变形或其它不规则性的地方。

对此已知可以沿着路面中心移动相邻于道路建筑机械的台车(carriage)，所述台车通过伸缩件连接到道路建筑机械。该伸缩件设计为调节台车的不同横向距离。位移传感器安装在可伸缩杆的自由端，所述位移传感器检测可伸缩杆相对于地面或路面的距离。使用伸缩件的解决方案可以提供下述优点：当处理第二工作条带或铣刨条带(milling cut)时，可以使用位于道路中心线一侧或道路中心线上的同一基准位置。

该技术方案的一个缺点是，由于大范围延伸的可伸缩臂，不能排除可伸缩臂的相关变形，从而作为结果，距离测量可能被扭曲。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种上述类型的道路建筑机械或相应的控制道路建筑机械到路面的距离的方法，其中可以用更高的精度和更高的可重复性执行距离测量，且设备相关的复杂度更低。

上述目标分别由本发明的道路建筑机械和用于控制道路建筑机械的机架与地面间的距离的方法实现。

作为表示基准平面的测量波束指向设置为与发射器有距离的接收器这一事实的结果，可以高精度和高可重复性地测量从地面到基准平面的距离，而不需要与道路建筑机械同步地移动接收器或发射器的机构，那会影响测量结果。可以在开始工作之前校准测量装置。

检测到的距离信号因此可以通过调平装置直接控制机架到地面的距离。

在该设置中，发射器或接收器可以在机架的侧部可指定的距离处沿着地面上的渐进的基准位置移动。

相对于道路建筑机械或机架的可指定的横向距离被分别设计，以确定确定基准位置的位置，例如沿着道路中心线，所述基准位置与道路建筑机械一起移动。在多个工作条带的情况下，可以由接收器使用作为处理第一工作条带的基础的同一基准位置执行这样的扫描。

优选地，将工作鼓安装在机架上，且发射器或接收器设置在一平面中，该平面基本上正交于基准平面延伸并且还延伸通过铣刨鼓的旋转轴线或在其附近延伸。

将发射器或接收器设置在相同的与工作鼓的轴线基本上垂直的平面中允许测量的距离值可以由调平设备以没有转换的测量信号的形式控制机架的距离，因此控制工作鼓的距离。

当相对于工作鼓的旋转轴线，基准位置在行驶方向上位于该旋转轴线的前方或后方时，需要进行转换，以考虑到机架相对于行驶方向在纵向上的倾斜。

优选地，发射器或接收器设置在台车上，该台车可以在行驶方向上沿着地面上的基准位置与机架同步地移动。

在该设置中，发射器或接收器设置在优选具有滚轮的台车上，该台车在基准位置上行进。

在该设置中，接收器相对于基准平面延伸跨过足够的高度以便能够检测基准平面的位置。

发射器或接收器设置在台车上，该台车通过相对于机架可横向地伸缩的耦合元件以铰接的方式连接到机架。例如，可以提供彼此有距离地设置的至少两个铰链，该铰链的轴线平行于行驶方向或平行于铣刨鼓的轴线延伸。

接收器可以包括在基准位置正交于地面设置或正交于机架设置的多个传感器，所述传感器能够测量基准平面的位置。传感器例如以正交于台车行驶的地面延伸的方式设置在台车上。或者，设置在机架上的传感器正交于平行于机架延伸的平面延伸。在该设置中，传感器彼此串接，传感器的距离决定测量的分辨率。传感器例如是能够检测由光形成的基准平面的光敏传感器。

接收器还可以包括正交于和平行于相应平面延伸的多个传感器，所述传感器测量就距离和倾斜度而言的基准平面的位置。

因此可以例如通过在平行于地面延伸的平面中设置多个传感器，以不仅测量基准平面相对于当前基准位置的距离而且测量基准平面相对于当前基准位置的当前倾斜度。这样，不但可以控制机架的距离且因此控制在工作鼓的高度处的工作工具的距离，而且附加地还能够以机架平行于当前基准位置延伸的方式控制高度调节装置。

优选地，发射器以直线方式、以扇形方式或以多至360度的角度发射形式为相干光的测量波束，且基准平面由可由接收器检测的所述光形成。

在特别优选的实施方案中，在机架上的发射器定义平行于机架延伸的基准平面，在与基准位置的地面基本上正交的方向上延伸到基准平面上方的接收器可以平行于并同步于机架移动，所述接收器检测基准平面与当前基准位置的距离。

优选地，接收器包括延伸到基准平面上方的透明壳体，所述壳体包含正交于基准位置的地面的线形排布的传感器。

可以将多个传感器设置在平行于当前基准位置的地面延伸的平面中。

在优选实施方案中，沿着道路中心线定位地面的基准位置。

发射器优选地设置在机架面对基准位置的一侧。

台车的支撑装置沿着基准位置在地面上的距离选择为适合于在行驶方向上整平基准位置的任何不规则性。承载接收器的台车优选地在纵向上、即在行驶方向上具有大的台车车轮轴距。除了台车车轮之外或代替或台车车轮，也可以设置其它支撑装置，诸如设置在台车侧部且显著长于台车车轮轴距的滑板(skd)。应理解，台车也可以包括在每个轮轴处相邻于彼此设置的两个台车车轮。

或者，台车也可以由滑板承载，或台车车轮可以设置在滑板的端部。作为又一种选择，可以在行驶方向上在台车上或在滑板上例如彼此短距离地设置多个台车车轮。

为了根据调平装置的控制信号控制在地面上移动的道路建筑机械的机架与相邻于道路建筑机械的地面的基准位置的距离，其中测量机架到地面的距离，且当在地面上行驶时，机架与地面的基准位置保持在可调节的正交距离，该方法提供有：平行于机架或平行于基准位置的地面延伸的基准平面由发射器的至少一个测量波束表示，其中由接收器检测基准平面，从而测量铣刨鼓的轴线与基准位置的地面的距离，其中接收器基本上正交于平行于基准位置的地面延伸或平行于机架延伸的另一平面。

具体来说，可以定义平行于机架延伸的基准平面，且在与基准位置的地面基本上正交方向上延伸到基准平面上方的接收器可以在机架的侧部可指定距离处、沿着地面上的基准位置、以及平行于并同步于机架移动，所述接收器检测地面的当前基准位置与基准平面的距离。

在该设置中，优选地，当道路建筑机械开始工作时，将基准平面的当前位置保存为缺省值，并从该位置开始测量基准平面与当前基准位置的距离的任何偏差。

附图说明

在下文中，参考附图更详细地说明本发明的实施方案。

附图示出：

图1是道路建筑机械，特别是路面铣刨机的示意图；

图2是路面上的工作状况的示意俯视图；

图3是根据本发明的在台车上的接收器的示意图；

图4是具有两个接收器的替代实施方案的示意图；

图5是沿着图3中的线V-V的剖视图；及

图6是示出滑板设置的另一替代实施方案的示意图。

具体实施方式

图1使用路面铣刨机作为示例示出道路建筑机械1。道路建筑机械1包括由底盘4承载的机架2，该底盘例如含有履带单元，所述底盘4通过设计为升降柱的至少三个高度调节装置8连接到机架2。如图2所示，该实施方案提供四个升降柱，这些升降柱可以用于将机架2移动到指定平面，该指定平面优选平行于停放底盘4的履带单元的地面6延伸。对于水平的地面6，机架2通常可以水平地对准。

图1所示的路面铣刨机包括位于底盘4的履带单元之间的工作鼓22。

在路面铣刨机的情况下，工作鼓22是铣刨鼓。道路建筑机械的其它设计也可以例如在底盘4的后履带单元或车轮的高度上具有铣刨鼓。用于传输铣刨出的地面材料的传输装置可以按相同的方式设置在道路建筑机械1的前端7或后端。

道路建筑机械1包括调平装置10，该调平装置接收表示机架2和地面6之间的距离的距离信号，并根据所述距离信号以使得机架2与地面且因此工作鼓22与地面保持指定距离的方式控制高度调节装置8。为实现该效果，调平装置10包括在操作者平台上的输入和操作装置，以及发射器15，该发射器发射表示平行于机架2的平面延伸平面的测量波束17。在该设置中，测量波束17指向接收器16，该接收器以通过对测量波束17敏感的传感器32检测平行于机架2延伸的基准平面14到基准位置12的距离的方式，沿着基准位置12扫描地面6。

发射器15可以发射单个测量波束17，可以发射相邻于彼此设置且位于基准平面14中的多个测量波束17，或可以在单个平面中以扇形方式发射测量波束17，多至360度的发射。发射器15可以连接在机架2上允许不受遮挡的视线到达接收器16的任何位置，且因此优选地在道路建筑机械1朝向基准位置12的一侧连接到机架2。

接收器16优选地在台车26上沿着基准位置12移动，所述台车26通过在机架2侧部可横向伸缩的耦合元件28以铰接方式连接到机架2。

为了实现该效果，至少两个铰接件设置在台车26和机架2之间，其轴线优选地平行于行驶方向9或平行于铣刨鼓轴线23。为了也能够测量倾斜度的差异，可以例如在可伸缩杆和台车26之间设置球窝接头，在该情况下则必须确保台车沿着基准位置12行进。

可伸缩的耦合元件28设计用于允许台车26到机架2有可变的横向距离。如果在宽路面的情况下，道路建筑机械1需要在地面6上在多个条带中行驶，则该可伸缩特征允许相同的基准位置12可被选择用于每个条带。

如图2所示，基准位置12可以在车道方向宽度的中心附近延伸，因为该位置显示出地面6的最少的损坏、变形、或波形。

图2示出发射器15的全向发射。例如在多个接收器16例如设置在道路建筑机械1的前端和后端的情况下，这样发射测量波束17来定义基准平面14是有利的。即使基准位置12到机架2的横向距离不同，以类似于扇形的方式发射测量波束17也已经足以允许执行距离测量。

在极端情况下，如果测量波束17可以指向接收器16，则例如激光二极管的单个测量波束17是足够的。

图3示出设置在台车26上的接收器16的实施方案，该台车可以沿着地面6上的基准位置12在台车滚轮30上移动。传感器32的设置是示意性地示出的，且在最简单的情况下，可以是正交于地面6的基准位置12的传感器32的线形设置。基准平面14表示为虚线，传感器32接收表示为黑点的测量信号。应理解，各个传感器之间的距离越小，分辨率越高。

在背景中，工作鼓22示意性地示出为圆形以表示接收器16的优选位置在正交于地面6延伸的平面中延伸通过铣刨鼓轴线23。

如上文所述，也可以在道路建筑机械1的前端和后端设置两个台车26。在该情况下，也可以测量基准平面14的纵向倾斜度。为了在铣刨鼓轴线23的高度控制机架2的距离，调平装置10必须执行从道路建筑机械1的几何数据得出的转换。

图4示出第二实施方案，其中两个接收器16彼此有距离地设置在台车26上。基准平面14被示出具有可通过两个接收器16的传感器32测量的纵向倾斜度。

图5示出图3的实施方案的横截面，从中可以清楚看到在与地面平行的设置中的传感器32的可能设置。在最简单的实施方案中，在接收器16的壳体38中只有一个传感器位于与地面平行的平面中，所述壳体38例如由丙烯酸玻璃组成。或者，多个传感器32然而也可以设置在单个平面中。图5示出例如八个传感器32。

若利用该传感器32设置不需要测量倾斜度，则在任何一个时刻只激活在平面中接收到最强的信号的那个传感器32。然而，特别是仅作为示例具有圆形形状的壳体38具有较大尺寸时，传感器32的圆形设置也可以测量基准平面14的倾斜度，作为道路建筑机械1的机架2的纵向倾斜度和横向倾斜度。

该设置的一个先决条件是台车26保持平行于机架2，除此之外，其以铰接的方式耦合到机架2，即以围绕平行于铣刨鼓轴线23延伸的轴线铰接的方式，且以相对于正交于铣刨鼓轴线23延伸并在行驶方向9上平行的轴线铰接的方式耦合到机架。

最后，图6示出又一实施方案，其中具有两个接收器16，但当然也可以只包括一个接收器16。该实施方案提供在台车26的至少一侧设置的滑板40，所述滑板40具有这样的长度，该长度允许对基准位置12的地面上的任何纵向波形进行改进的整平。

在未示出的附加实施方案中，台车车轮30也可以设置在滑板40的端部。

所示的实施方案中示出发射器15设置在机架上，接收器16设置在可移动台车26上。应理解，相反的设置也是可能的，即发射器15设置在可移动台车26上，而接收器设置在机架上。在该情况下，可以在指定的高度从台车26朝向机架发射一个或多个测量波束17，接收器16的传感器32正交于平行于机架2延伸的平面设置在道路建筑机械1的侧部的适当位置上。

当定义在所有方向上发射或至少在道路建筑机械1的方向上发射的基准平面14时，还有可能在道路建筑机械1的前端和后端设置两个接收装置，从而其也可以用来检测例如道路建筑机械的纵向倾斜度。如果除了正交于机架2的平面设置的传感器32，接收装置还包括这样平行于机架2设置的传感器，则也可以测量机架2相对于地面6的基准位置12的横向倾斜度。

对此应注意，道路建筑机械1主要以指定的横向倾斜度操作以便确保排走新修建的路面上的水。

Claims (15)

1.一种道路建筑机械，其具有机架和在单个平面中承载机架的底盘，所述底盘在行驶方向上在地面上移动并包括根据调平装置的控制信号调节机架的平面的位置的高度调节装置，其中所述调平装置测量在地面的当前基准位置处地面与机架的距离，并以机架的平面能够在相对于地面的基准位置的调节后的正交距离处移动的方式控制高度调节装置，

其特征在于，

发射器以刚性方式设置在机架上，且接收器能够沿着当前基准位置相邻于机架平行于并同步于机架移动；或

接收器以刚性方式设置在机架上，且发射器能够沿着当前基准位置相邻于机架平行于并同步于机架移动；

其中所述发射器发射表示基准平面的至少一个测量波束，所述测量波束能够由接收器检测，并表示平行于机架延伸的平面或平行于基准位置处地面延伸的平面；

其中机架与当前基准位置的当前距离能够通过基准平面的检测到的位置测量。

2.根据权利要求1所述的道路建筑机械，其特征在于，发射器或接收器能够在机架侧部能够指定的距离处在地面上移动。

3.根据权利要求1或2所述的道路建筑机械，其特征在于，工作鼓安装在机架中，且发射器或接收器设置在正交于基准平面延伸并且还延伸通过工作鼓的旋转轴线的平面中。

4.根据权利要求1所述的道路建筑机械，其特征在于，发射器或接收器设置在台车上，该台车能够在行驶方向上在地面上与机架同步地移动。

5.根据权利要求1所述的道路建筑机械，其特征在于，发射器或接收器设置在台车上，该台车通过耦合元件以铰接的方式连接到机架，该耦合元件能够相对于机架的纵向横向地伸缩。

6.根据权利要求3所述的道路建筑机械，其特征在于，接收器包括多个传感器，所述多个传感器正交于基准位置处的地面设置或正交于平行于机架延伸的平面设置，所述传感器分别测量基准平面到基准位置处的地面的距离，或基准平面到平行于工作鼓的旋转轴线延伸的平面的距离。

7.根据权利要求1所述的道路建筑机械，其特征在于，接收器分别包括多个传感器，所述多个传感器正交于和平行于基准位置的地面或正交于和平行于平行于机架延伸的平面设置，所述传感器允许对距离和倾斜度进行测量。

8.根据权利要求1所述的道路建筑机械，其特征在于，发射器以直线方式、以扇形方式或以多至360度的角度发射相干光，且能够由接收器检测的所述光形成基准平面。

9.根据权利要求1所述的道路建筑机械，其特征在于，接收器包括延伸到基准平面上方的透明壳体。

10.根据权利要求1所述的道路建筑机械，其特征在于，在机架上的发射器定义多个测量波束的基准平面，所述基准平面平行于机架延伸，在与基准位置处的地面正交的方向上延伸到基准平面上方的接收器能够平行于并同步于机架移动，所述接收器检测基准平面到地面上的当前基准位置的距离。

11.根据权利要求1所述的道路建筑机械，其特征在于，地面的基准位置沿着道路中心线定位。

12.根据权利要求4或5所述的道路建筑机械，其特征在于，在地面上沿着基准位置的台车的支撑装置的距离选择为适合于在移动方向上整平基准位置的任何不规则性。

13.一种用于根据调平装置的控制信号控制在地面上移动的道路建筑机械的机架到相邻于道路建筑机械的地面的基准位置的距离的方法，其中在基准位置处测量机架到地面的距离，且当在地面上行驶时，机架与地面的基准位置保持在到地面的基准位置的能够调节的正交距离，

其特征在于，

平行于机架或基准位置处的地面延伸的基准平面由发射器的至少一个测量波束表示，其中所述基准平面由接收器检测，从而测量机架到基准位置处的地面的距离，其中所述接收器正交于平行于基准位置处的地面延伸或平行于机架延伸的另一平面。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，定义平行于机架延伸的基准平面，且在与基准位置处的地面正交的方向上延伸到基准平面上方的接收器能够在机架的侧部能够指定的距离处、沿着地面上的基准位置，以及平行于并同步于机架移动，所述接收器检测地面的当前基准位置到基准平面的距离。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，当道路建筑机械开始工作时，将基准平面的当前位置保存为缺省值，并从该位置开始测量基准平面到当前基准位置的距离的任何偏差。