CN110714394B - 具有带有重量传感器的输送带系统的建筑机械 - Google Patents
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Abstract
建筑机械(1，3)，其中建筑机械(1，3)是给料车辆(1)或路面整修机(3)，并且其中建筑机械(1，3)包括操作平台(19)、物料料斗(5)、输送带系统(11)和电子控制系统(21)。输送带系统(11)包括输送带(9)和配置成测量位于输送带(9)上的摊铺物料(7)的重力的一个或多个重量传感器(23)。此外，输送带系统(11)包括一个或多个倾斜传感器(29)，其配置成测量输送带系统(11)的倾斜角(α)和/或滚转角(β)。电子控制系统(21)还配置成接收和处理来自重量传感器(23)和倾斜传感器(29)的数据，以计算摊铺物料(7)的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑机械，其可以是路面整修机或给料车辆。
背景技术
路面整修机用于通过施加沥青或类似物料的摊摊铺面来修建道路或类似表面。路面整修机将摊铺物料保持在物料料斗中，摊铺物料通过使用输送带系统连续地堆积在摊铺熨平板的前面，并由熨平板预压实和平滑，以形成均匀和均质的表面。可以在行进方向在路面整修机上前方使用给料车辆，特别是以便增加物料储存。给料车辆是独立驱动的，并且还包括物料料斗和输送带系统。当使用给料车辆时，由卡车供送的摊铺物料首先被倾倒至其物料料斗中，并通过给料车辆的输送带系统输送到路面整修机的物料料斗中。这提供了两个用于物料储存的物料料斗。这允许为供送摊铺物料提供更大的时间缓冲。两种建筑机械都可以配备有附加装置，特别是布置在它们各自的物料料斗中，诸如加热器、螺旋输送器或振动器，这通过确保摊铺物料的良好混合和防止摊铺物料冷却、凝固或分离来改善摊铺过程。
现有建筑机械，尤其是路面整修机和给料车辆形式的现有建筑机械的缺点在于只能估算所输送物料的量，并且只能通过目视检查来检查是否有足够的摊铺物料供应和储存。
发明内容
本发明的目的是通过建筑机械精确且连续地量化和监测摊铺物料的处理，该建筑机械是路面整修机或给料车辆。
该目的通过具有权利要求1所述特征的建筑机械来实现。本发明的有利改进在从属权利要求中指出。
根据本发明的建筑机械是路面整修机或给料车辆，其包括操作平台、物料料斗、输送带系统和电子控制系统。输送带系统包括输送带和配置成测量位于输送带上的摊铺物料的重力的一个或多个重量传感器。输送带系统还包括配置成测量输送带系统的倾斜角和/或滚转角的一个或多个倾斜传感器。电子控制系统配置成接收和处理来自重量传感器和倾斜传感器的数据，以计算摊铺物料的质量。作为重量传感器的补充或替代，输送带系统可以包括配置成测量位于输送带上的摊铺物料的体积的体积传感器。
在路面整修机和给料车辆两者中，物料料斗通常沿行进方向布置在前面，使得它可以由前一车辆填充。输送带系统延伸穿过从物料料斗到建筑机械后端的底盘通道，例如在建筑机械后端处将摊铺物料堆积在摊铺熨平板的前面。输送带搁置在轴承(诸如辊)上，并且可以按可变的输送速度操作。重量传感器可以布置在单独的轴承上，从而测量摊铺物料在各个区域或单元上的重力。还可以给输送带轴承配备以重量传感器，以使得测量位于输送带上的所有摊铺物料的重力。测量结果在此通过输送带的自重来校正。如果建筑机械位于倾斜表面上以对所述表面铺设沥青，则建筑机械并且从而输送带也相应地倾斜，并且由摊铺物料施加在重量传感器上的法向力偏离实际重力。这同样适用于输送带本身的倾斜度可以改变的情况，如特别对于给料车辆而言也是可能的那样，以便将摊铺物料提升到待被装载的路面整修机物料料斗的侧壁上方，并且在物料料斗上方排放摊铺物料。借助于一个或多个倾斜传感器，可以确定输送带系统的倾斜角和滚转角，并且可以使用已知的三角函数来校正重力，以便确定输送带上的摊铺物料的实际质量。优选地，电子控制系统实时地自动处理从传感器接收的所有数据，并且可以将它们在显示器上显示给建筑机械的操作者。这使得可以连续监测处理过的摊铺物料的质量或量，并且不再需要仅根据供送卡车的供送单据(delivery note)和目视检查物料物料中的物料来估算已处理的量或仍然剩余的量。
体积传感器例如可以是激光扫描器，其安装在输送带上方并光学扫描输送带上的摊铺物料的表面。例如，可以沿垂直于输送方向并水平延伸的假想切割线对表面轮廓进行二维扫描，但输送带上的较宽区域也可以三维地覆盖。也可以通过这种方式计算基于体积的数据。
输送带系统有利地包括配置成测量输送带的输送速度的一个或多个速度传感器。速度传感器例如可以测量输送带的辊驱动器的旋转运动。利用所记录的输送带速度值，可以计算摊铺物料的实际处理量，因为摊铺物料保留在输送带上的时间从而是已知的。输送带驱动器也可以按这种方式控制。
在典型的变型中，电子控制系统配置成接收和处理速度传感器的数据以计算摊铺物料的输送速率。由于前面提到的质量和体积测量值仅代表单个时间点，因此各个测量值与输送速度的组合能够计算时间进程，并且从而也可以计算直到某一时间点所输送物料的总和。通过将输送速度考虑在内，可以对测量值进行求和或积分，并且避免多次计数。
理想地，电子控制系统配置成基于从传感器接收的数据来确定建筑机械的摊铺物料的缓冲量，从而预先计算摊铺物料在时间方面的可用性。例如，可以假设摊铺要求将保持相同，并且可以适当地内插所确定的先前供送速率。从已供送的摊铺物料的供送单据，其原始量是已知的，因此可以计算物料料斗中的剩余量，以及直到所需再填充的剩余时间。这意味着可以有效地组织摊铺物料的供送，从而不会有太少的可用物料并且不会由于可用物料太少而因此必须中断摊铺过程，也不会供送过多的摊铺物料，而由于输送过多的摊铺物料，运输卡车必须忍受直到卸载的等待时间，在该等待时间期间摊铺物料会冷却下来。如果这是由供应链要求的，则摊铺速度也可在限度内进行调节。
在一般的变型中，电子控制系统具有用于无线数据通信的接口，用于与其他建筑机器的电子控制系统和/或与其他数据处理系统交换数据。这允许使用传统的无线电标准和设备来实现建筑工地的整体控制构思，其中所涉及的所有车辆经由全面的数据交换连接到彼此，并且可以进行相应的过程规划和协调。
优选地，建筑机械，尤其是路面整修机，包括具有熨平板宽度检测的摊铺熨平板，以便确定已铺设路面的宽度。该熨平板宽度检测可以是在可延伸熨平板情况下的固定宽度的摊铺熨平板和/或附件或测量装置(诸如电位计)的可读数据字段，诸如ID标签。每种数据都由电子控制系统存储和处理。
通常情况下，建筑机械配备有距离传感器，以确定摊铺操作中行进的距离，并从而确定已铺设路面的长度。距离传感器可以是机械装置，诸如附接到支架的测量轮，当建筑机械移动时其通过地面接触而旋转，并且该旋转进而被电子地检测，例如通过读取检测磁体旋转的霍尔传感器电子地检测。然而，以相同的方式，也可以使用其他机械或电子方法来检测运动，诸如卫星支持的位置确定，例如全球定位系统(GPS)。因此，新完成的路面的精确长度可以由电子控制系统检测和处理。
在另一个有利的变型中，路面整修机包括具有层厚度检测的摊铺熨平板，以确定已铺设路面的层厚度。例如，层厚度可以通过比较测量新铺设路面的高度和其前面的路基高度来确定。这可以通过使用可延伸的触觉传感器或激光装置或其他合适的方法来完成，其中传感器可以布置在摊铺熨平板上，但也可以布置在建筑机械的其他有利位置上。以这种方式，不仅可以确定路面与其他参考点(诸如人行道边缘)相比较的相对高度，而且可以确定绝对层厚度。
在优选的变型中，电子控制系统配置成基于所确定的已处理的摊铺物料的质量和已铺设路面的宽度和长度来计算每单位面积的质量。通常情况下，在下订单时已预先确定摊铺物料的每单位面积的最小质量，以便获得路面的一定的耐久性和阻力。实际值不得低于此值，否则必须移除新的路面并且必须再一次铺设新的路面。但是，实际值也不应太高，否则会导致承包商的额外费用。利用上述传感器，在摊铺操作期间已经可以检查是否已经满足所有要求，并且如果需要，可以立即校正机械的设置。另外，如已经提到的，可以监测物料吞吐量并且可以执行有效的现场管理。
在常规的变型中，电子控制系统配置成基于所确定的已处理的摊铺物料的质量和已铺设路面的宽度、长度和层厚度来计算摊铺物料的每单位体积的质量并因此计算摊铺物料的压实程度。压实程度表明需要由压路机进一步压实的程度。
通常情况下，电子控制系统配置成基于所确定的已铺设路面的每单位面积的质量和仍待铺设沥青的区域的已知尺寸来计算对摊铺物料的进一步需求。例如，为此目的，可以在摊铺开始之前将整个待铺设沥青的表面输入到电子控制系统中，使得电子控制系统然后可以基于所确定的当前位置数据和以前的物料消耗来计算对摊铺物料的进一步需求。以这种方式，可以规划卡车的进一步供送并且可以保持相应的生产能力，而且可以避免供送过量的摊铺物料。
在一般的变型中，建筑机械(其尤其可以是给料车辆)的输送带系统是一种枢转带系统，其适于采取各种枢转位置，以便将摊铺物料输送到在生产链中后续的不同建筑机械，特别是路面整修机。例如，可以由一个给料车辆来装载两个并排铺设沥青的摊铺机。以这种方式，可以减少对建筑机械的需求并因此降低建筑工地的成本。
优选地，枢转带系统包括角度传感器，以检测枢转带系统的枢转位置，并将不同的角度范围分配给不同的后续建筑机械，特别是路面整修机。在工作过程开始时，可以将枢转带系统的相应位置分配给路面整修机，即可以对系统进行示教。然后，例如，给料车辆可以对两个路面整修机进行装载，并且电子控制系统自动记录哪个路面整修机已经接收了多少以及哪种摊铺物料。这使得可以自动监测和控制摊铺过程并确定如上所述的数据，这意味着更有效的摊铺过程。
在另一变型中，建筑机械包括无线近场通信单元，以便通过读出明确的标识来识别摊铺物料将被移交到其的后续建筑机械，特别是路面整修机。例如，读取器可以布置在枢转带系统上，用于在枢转带系统朝向路面整修机枢转时读出附接到该路面整修机的RFID芯片。这意味着用于在特定枢转位置处识别相应的路面整修机的示教过程也可以结合电子控制系统完全自动地进行。
在另一个有利的变型中，电子控制系统和/或用于无线数据通信的接口配置成在数据流中识别摊铺物料将被移交到其的后续建筑机械，特别是路面整修机。例如，如果给料车辆对多个路面整修机进行装载，则可以在给料车辆和当前相关的路面整修机之间相应地交换数据和信号。
附图说明
在下文中，参考附图更详细地描述本发明的实施例，其中：
图1以示意性侧视图示出为给料车辆和路面整修机形式的两个建筑机械；
图2以示意性平面视图示出两个路面整修机和具有处于第一位置和第二位置的枢转带系统的给料车辆。
具体实施方式
彼此对应的组件在图中分别具有相同的附图标记。
图1示出根据本发明的为给料车辆1和路面整修机3形式的建筑机械1、3的实施例。给料车辆1包括物料料斗5，摊铺物料7可以从卡车倾倒到该物料料斗中，并且摊铺物料7在物料料斗中储存，并且如有必要则进行加热和混合。摊铺物料7经由输送带系统11的输送带9装载到路面整修机3的物料料斗5中。从物料料斗5，使用路面整修机3的输送带系统11将摊铺物料7放置在摊铺熨平板13的前面，并且通过螺旋输送器15均匀地分布。摊铺熨平板13对摊铺物料7进行平滑并压实，从而形成均匀且稳定的路面17。建筑机械1和3两者都具有操作平台19，驾驶员可从操作平台19分别操作建筑机械1和3。电子控制系统21包括数据处理和数据存储组件，并根据所实现的功能来控制相应的建筑机械1、3的操作，包括与传感器和输入设备以及输出设备的数据交换。
输送带系统11相应地包括一个或多个重量传感器23，其测量位于输送带9上的摊铺物料7的重力。重量传感器23可以如此的方式布置，使得它们仅测量一部分输送带9，或者它们也可以检测位于输送带9上的所有摊铺物料7的重力。因此，重量传感器23可以布置在各个支撑辊25的轴承中或整个输送带9的轴承中。在给料车辆1的情况下，也可以通过布置在可枢转的输送带系统11的悬架27中的重量传感器23进行重量测量。
为了确定输送带系统11在空间中的位置，安装一个或多个倾斜传感器29，其确定倾斜角α和滚转角β。倾斜角α表示输送带系统11相对于水平面的倾斜度，其中由于输送带系统11的调节以及由于在上坡或下坡道路上的行驶而发生倾斜，因此发生水平车辆轴线A的附加倾斜。滚转角β对应于建筑机械1、3由于路基的横向下降的表面轮廓而围绕水平车辆纵向轴线A的旋转，例如为了曲线标高(curve elevation)的目的将保持滚转角β。利用从倾斜传感器29接收到的角度数据，由重量传感器23检测并作用在输送带9上的法向力然后可以转换成摊铺物料7的实际重力，并且从而可以确定其质量。
体积传感器31可以布置在输送带系统11的内部，如上所述，体积传感器31感测位于输送带9上的摊铺物料7的体积，例如通过激光测量来感测。此外，速度传感器33布置在输送带系统11中，该速度传感器33测量输送带9的输送速度。这种速度传感器33可以作为额外的组件连接到输送带9，例如作为由输送带9驱动的辊，或者如果输送带9由电动马达驱动，则这种速度传感器33也可以直接安装在输送带9中。
除了用于与建筑机械的电子组件进行数据交换的数据线、存储器单元和电路之外，电子控制系统21还配备有用于数据存储和处理的接口35，以用于与其他建筑机械1和/或其他数据处理系统36(诸如便携式个人计算机或执行建筑公司的控制中心)进行无线数据通信。因此，接口35可以是例如移动无线电、WLAN或蓝牙接口35或用于另一种合适的传输标准的接口，其中也可以实现这些传输标准中的多个。用于数据通信的接口35可以方便地连接到合适的天线37。
为路面整修机3形式的建筑机械3包括摊铺熨平板13，其宽度可通过使用可附接的加宽元件或延伸机构适配而符合相应的要求。熨平板宽度检测器39布置在摊铺熨平板上以测量其作业宽度。例如，该检测器可以从固定宽度的熨平板和附件读出包含相关信息的识别标签，或者例如使用电位计测量延伸熨平板的延伸宽度。然后将确定的数据转发到电子控制系统21。
为了确定摊铺操作中行进的距离，建筑机械3可以包括为测量轮41形式的距离传感器。附加地或可选地，也可以使用GPS接收器43。两个距离传感器41、43都由电子控制系统21读出，并且可选地与摊铺熨平板13的监测相耦联，使得仅自动记录摊铺熨平板13处于降低的生产位置或浮动位置和因此在摊铺操作中的行进距离。
为了确定已铺设路面17的层厚度H，在路面整修机3上布置层厚度检测器45，其在此示出为两个激光距离测量装置45的形式。层厚度检测器用于测量在铺设路面17之前的路基46和已铺设路面17的表面，并确定它们的高度差。距离测量装置45可以通过适当的连杆都安装在路面整修机3的底盘上，也可以都安装在摊铺熨平板13上。可选地，可省去这些附加测量装置45，并且可通过其悬架来检测摊铺熨平板13相比较于底盘47的位置。还可以将底盘47的高度调节考虑在内。
给料车辆1的输送带系统11可以是枢转带系统，使得通过输送带系统11的水平枢转可以在相对于给料车辆1的不同位置装载多个路面整修机3。为了检测枢转带系统11的当前位置，它可以配备有角度传感器49以感测旋转或枢转角度。
图2示出摊铺队列，其具有靠近彼此交错行进的两个路面整修机3和给料车辆1，该给料车辆1包括为枢转带系统形式的输送带系统11，示出输送带系统11处于第一位置P1和第二位置P2，其中在第一位置P1对在行进方向S上观察的在给料车辆1后面行进的路面整修机3进行装载，而在第二位置P2对横向交错的路面整修机3进行装载。为了将由角度传感器49检测到的输送带系统11的位置与相应的路面整修机3相关联，用于无线近场通信的单元51可以布置在给料车辆1上，例如布置在输送带系统11上，特别是在其下侧，该单元读出相应路面整修机3的标识53以便以明确的方式识别它。例如，该标识可以是附接在路面整修机3的物料料斗5上的RFID标签。由于输送带系统11不仅可以在两个位置P1、P2之间进行调节，而且还可以连续地枢转，不仅输送带系统的精确位置P1、P2可以分配给路面整修机3，而且角度范围W1、W2也可以被定义和分配，例如，角度范围W1、W2中的每个具有80°的大小。
已铺设路面17具有宽度B和长度L，其可以按如上所述确定。仍待铺设沥青的表面的尺寸可以由长度L1和宽度B1确定。然而，也可以产生更复杂的形状。为了确定摊铺物料7的总需求，可以相应地在规划过程中测量总面积。
基于上面示出的建筑机械1、3的实施例，可以想到实施例的许多变型。例如，给料车辆1可以配备有第一输送带系统和第二输送带系统11。第一输送带系统11用于将摊铺物料7从物料料斗5输送到给料车辆1的后端，在给料车辆1的后端，摊铺物料7被输送到第二输送带系统11，并由其装载路面整修机3。第二输送带系统11通常是枢转带系统。重量传感器23以及另外的传感器23、31、33可以安装在每个输送带系统11中，为了简单起见，推荐安装在输送带系统11内部。
Claims (17)
1.建筑机械，该建筑机械是给料车辆(1)，并且该建筑机械包括操作平台(19)、物料料斗(5)、输送带系统(11)和电子控制系统(21)，其特征在于，输送带系统(11)包括输送带(9)和配置成测量位于输送带(9)上的摊铺物料(7)的重力的一个或多个重量传感器(23)，以及配置成测量输送带系统(11)的倾斜角(α)和/或滚转角(β)的一个或多个倾斜传感器(29)，其中电子控制系统(21)配置成接收和处理来自重量传感器(23)和倾斜传感器(29)的数据，以计算摊铺物料(7)的质量，和/或输送带系统(11)包括体积传感器(31)，其配置成测量位于输送带(9)上的摊铺物料(7)的体积，所述输送带系统(11)包括一个或多个速度传感器(33)，所述速度传感器(33)配置成测量所述输送带(9)的输送速度，所述输送带系统(11)是枢转带系统，其适于采取不同的枢转位置(P1，P2)以便将摊铺物料(7)传送到路面整修机(3)，所述路面整修机(3)在生产链中的后续位置处。
2.根据权利要求1所述的建筑机械，其特征在于，所述电子控制系统(21)配置成接收和处理所述速度传感器(33)的数据，以计算所述摊铺物料(7)的输送速率。
3.根据权利要求1所述的建筑机械，其特征在于，所述电子控制系统(21)配置成基于从所述传感器(23，29，33)接收到的数据来确定所述建筑机械的摊铺物料(7)的缓冲量，并且从而预先计算摊铺物料(7)在时间方面的可用性。
4.根据权利要求2所述的建筑机械，其特征在于，所述电子控制系统(21)配置成基于从所述传感器(23，29，33)接收到的数据来确定所述建筑机械的摊铺物料(7)的缓冲量，并且从而预先计算摊铺物料(7)在时间方面的可用性。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的建筑机械，其特征在于，所述电子控制系统(21)具有用于无线数据通信的接口(35)，以用于与其他建筑机械的电子控制系统(21)和/或其他数据处理系统(36)交换数据。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的建筑机械，其特征在于，所述枢转带系统包括角度传感器(49)，以便检测所述枢转带系统的枢转位置(P1，P2)并将不同的角度范围(W1，W2)分配给后续的路面整修机(3)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的建筑机械，其特征在于，所述建筑机械包括无线近场通信单元(51)，以通过读出明确的标识(53)来识别摊铺物料(7)将被移交到其的后续的路面整修机(3)。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的建筑机械，其特征在于，所述电子控制系统(21)和/或接口(35)配置成在数据流中识别摊铺物料(7)被移交到其的后续的路面整修机(3)。
9.建筑机械，该建筑机械是路面整修机(3)，并且该建筑机械包括操作平台(19)、物料料斗(5)、输送带系统(11)和电子控制系统(21)，其特征在于，输送带系统(11)包括输送带(9)和配置成测量位于输送带(9)上的摊铺物料(7)的重力的一个或多个重量传感器(23)，以及配置成测量输送带系统(11)的倾斜角(α)和/或滚转角(β)的一个或多个倾斜传感器(29)，其中电子控制系统(21)配置成接收和处理来自重量传感器(23)和倾斜传感器(29)的数据，以计算摊铺物料(7)的质量，和/或输送带系统(11)包括体积传感器(31)，其配置成测量位于输送带(9)上的摊铺物料(7)的体积，其中所述建筑机械包括摊铺熨平板(13)，所述摊铺熨平板(13)具有用于确定已铺设路面(17)的层厚度(H)的层厚度检测器(45)，并且其中所述电子控制系统(21)配置成基于所确定的已处理的摊铺物料(7)的质量和已铺设路面(17)的宽度(B)以及长度(L)来计算每单位面积的质量，并且基于所确定的已铺设路面(17)的每单位面积的质量和仍待铺设沥青的面积的已知尺寸(B1，L1)来计算对摊铺物料(7)的需求。
10.根据权利要求9所述的建筑机械，其特征在于，所述输送带系统(11)包括一个或多个速度传感器(33)，所述速度传感器(33)配置成测量所述输送带(9)的输送速度。
11.根据权利要求10所述的建筑机械，其特征在于，所述电子控制系统(21)配置成接收和处理所述速度传感器(33)的数据，以计算所述摊铺物料(7)的输送速率。
12.根据权利要求10所述的建筑机械，其特征在于，所述电子控制系统(21)配置成基于从所述传感器(23，29，33)接收到的数据来确定所述建筑机械的摊铺物料(7)的缓冲量，并且从而预先计算摊铺物料(7)在时间方面的可用性。
13.根据权利要求11所述的建筑机械，其特征在于，所述电子控制系统(21)配置成基于从所述传感器(23，29，33)接收到的数据来确定所述建筑机械的摊铺物料(7)的缓冲量，并且从而预先计算摊铺物料(7)在时间方面的可用性。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的建筑机械，其特征在于，所述电子控制系统(21)具有用于无线数据通信的接口(35)，以用于与其他建筑机械的电子控制系统(21)和/或其他数据处理系统(36)交换数据。
15.根据权利要求9至13中任一项所述的建筑机械，其特征在于，所述建筑机械包括摊铺熨平板(13)，所述摊铺熨平板(13)具有用于确定已铺设路面(17)的宽度(B)的熨平板宽度检测器(39)。
16.根据权利要求9至13中任一项所述的建筑机械，其特征在于，所述建筑机械包括距离传感器(41，43)，以便确定摊铺操作中行进的距离，并从而确定已铺设路面(17)的长度(L)。
17.根据权利要求9至13中任一项所述的建筑机械，其特征在于，所述电子控制系统(21)配置成基于所确定的已处理的摊铺物料(7)的质量和已铺设路面(17)的宽度(B)、长度(L)和层厚度(H)来计算摊铺物料(7)的每单位体积的质量，并从而确定摊铺物料(7)的压实程度。
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