CN1149899A - 控制摊铺机材料馈送系统的装置和方法 - Google Patents

Abstract

控制摊铺机的材料馈送系统的装置，材料馈送系统包括馈送输送器和摊铺螺旋推运器，该装置包括传感器，监视样板边缘的材料数量，由此产生实际材料高度信号。转动开关产生所需材料高度信号，表示在样板边缘所需的材料数量，控制器接收实际的和所需的材料高度信号，响应于信号大小之间的差值确定螺旋推运器的所需转速，并产生命令信号，以按所需速度转动螺旋推运器，电动液压系统接收命令信号并使螺旋推运器按所需转速转动。

Description

控制摊铺机材料馈送系统的装置和方法

技术领域

本发明涉及控制摊铺机材料馈送系统的装置和方法。

背景技术

通常，浮动样板式摊铺机(floating screed paver)包括一个自推进的摊铺机械，其前端有一漏斗从一卡车上接收材料，摊铺机与卡车向前推进。卡车慢慢地将摊铺材料倾倒到漏斗中。

摊铺机上的馈送系统将摊铺材料从摊铺机漏斗传送出来，以卸在路基上。然后，螺旋推运器将材料在主样板前的路基上摊铺开来，样板通常由铰接的牵引臂连接至摊铺机，所以，样板通常称为“浮动样板”。

典型地，螺旋推运器和馈送系统的转动由一共同的来源控制，其保持螺旋推运器对馈送系统的转速比为一固定关系。为改变输送器携带的材料比率相对于螺旋推运器携带的材料比率，在输送器的前端设置闸门以限制材料高度。然而，闸门是手动调节的，这使得难以保持馈送系统堆积的材料深度一致。

这样，就需要对馈送系统和螺旋推运器提供独立的控制，以达到材料深度一致。这样，为克服上述一个或多个问题而导致本发明。

发明叙述

在本发明的一方面，揭示了一种控制摊铺机材料馈送系统的装置，材料馈送系统包括一供料输送器和一摊铺螺旋推运器，该装置包括传感器，其监视与样板相邻的材料数量并产生实际材料高度信号。旋转开关产生所需的材料高度信号，表明与样板相邻的所需材料的数量。控制器接收实际的和所需的材料高度信号，响应于两信号大小之差确定所需的螺旋推运器转速，并产生一命令信号以所需速度转动螺旋推运器一个电动液压系统接收命令信号并以所需转速转动螺旋推运器。

附图简述

为更好理解本发明，参见下列附图，其中：

图1是沥青摊铺机的平面侧视图；

图2是沥青摊铺机的平面俯视图；

图3是与本发明有关的材料馈送系统的液压示意图；

图4是与本发明有关的电子控制系统的方框图；

图5表示一螺旋推运器传感器；

图6表示输送器传感器；

图7表示操作者控制面板；

图8是与本发明有关的材料馈送系统的自动控制的一个实施例的方框图。

图9是与本发明有关的材料馈送系统的自动控制的另一实施例的方框图。

实现本发明的最好方式

现在参见附图，图1和图2表示一种摊铺机100，图1表示摊铺机100的侧视图，而图2表示摊铺机100的俯视图。摊铺机100可以是橡胶轮胎或覆带式，包括一浮动样板装置105。摊铺机100有一底盘110，双路馈送输送器115经其输送摊铺材料，(如，沥青材料)该材料从位于摊铺机200前端的馈送漏斗120而来，摊铺螺旋推运器125，也称为摊铺螺旋，横向地置于底盘110后面。螺旋推运器125将沥青材料分配到摊铺机100行驶的横向。例如，沿一个方向旋转，螺旋推运器125将材料带“出”样板边缘；以及，沿另一方向旋转，螺旋推运器将材料带“入”至样板中心，材料摊铺到道路的所需宽度上。道路的厚度和宽度由堆积材料的样板105控制。如图所示，样板105由一对牵引臂130安装到底盘110上，最好是，样板装置105包括一主样板135和一可扩展的样板140。主样板135由两段形成，摊铺机中心线每一侧有一段，最后，扩展样板140安装到主样板的每一段。

材料馈送系统由同样的左右独立的系统构成，右侧材料馈送系统300的电动液压结构如图3所示。液压泵305提供加压液压油到螺旋推运器电机310，和传送器电机315。到螺旋推运器和传送器的电机310、315的流体流量由电磁流量阀320调节，到传送器电机315的流体流量进一步由电磁流量阀325调节。一组电磁通/断(ON/OFF)阀330、335、340、345垂直跨过螺旋推运器电机310，螺旋推运器电机310前后旋转，以及提供液流旁通螺旋推运器电机310的装置。例如，控制液流经阀330、340的流量使螺旋推运器电机310向前转动，控制液流经330、335、340、345的流量使螺旋推运器电机310向后转动。此外，控制液体经阀335、345的流量使液流对螺旋推运器电机310旁通。注意，左侧材料馈送系统有同样部件。而且，尽管泵305和电机315表示为固定位移型液压元件，对技术人员来说，这种液压元件同样可以是可变位移的液压元件，其可无需阀320、325。

参见图4，它表示本发明的一种电子控制系统400的方框图。图示的是例如右侧材料馈送系统的控制，操作者控制系统405为操作者提供了对输送器和螺旋推运器速度的控制，以及对螺旋推运器转动方向的控制。这样，操作者控制系统405产生了操作控制信号，由控制器410接收。控制器410是一基于微处理器的系统，其接收操作者控制信号并产生命令信号，后者由电动液压控制阀320、325、330、335、340、345接收。控制器410还接收螺旋推运器传感器415产生的信号，该传感器监测靠近样板边缘处的材料数量。最后，控制器可接收传送器传感器420产生的信号，该传感器监测输送器115堆积的材料数量，或是由样板位置传感器425产生的信号，该传感器监测扩展样板140的直线位置或扩展。注意，左侧材料馈送系统由同样方式控制。

参见图5、图示螺旋推运器传感器415，螺旋推运器传感器415监测靠近扩展样板边缘的材料的数量505，产生一实际材料高度信号，表示靠近扩展样板边缘的材料高度。如图中所示，螺旋推运传感器415可包括一叶片结构。这种传感器结构由一电位器或其它检测装置组成，产生一大小正比于叶片角度的信号。这种叶片传感器在现有技术中是公知的。这样，控制器410接收实际材料高度信号并根据传感器角度计算材料的直线高度。例如，控制器410可包括一软件查找表，其中含有与各种叶片角度有关的材料高度。或者，螺旋推运器传感器可包括一超声传感器，它产生大小与材料高度直接有关的信号。

参见图6，说明输送器传感器420。输送器传感器420产生一输送器材料传感信号，该信号表示输送器堆积的材料数量，输送器传感器可包括一超声传感器，它产生大小与输送器堆积的材料高度直接有关的信号。

这样，尽管已参照上述实施例具体地叙述了本发明，本领域的技术人员应理解可作出各种另外的实施例而不离开本发明的实质和范围。工业实用性

现在叙述本发明的工作以说明其特点和优点，现在参见图7，它表示操作者控制系统，对材料馈送系统的控制通常从操作台(operator’s station)705(它位于机器后部)，以及一对样板台(screed station)710，它们通常位于样板左右侧，样板台710由地面上的人或样板操作者使用。如下所述，本发明对输送器和螺旋推运器电机提供了独立和自动的控制。

苜先，讨论样板台710，如图所示，左右材料馈送系统有着独立的控制。馈送系统模式开关715用来控制螺旋推运器和输送器的作用。例如，开关715可置于三个位置：“关”，停止螺旋推运器和输送器的转动；“自动”，使螺旋推运器和输送器自动运行；“手动”，以预定速度控制螺旋推运器和输送器，材料高度选择盘720用来设定所需的样板边缘材料高度。由此，材料高度选择盘720产生所需的材料高度信号，指出在样板边缘的沥青材料所需数量。材料高度信号的大小由刻度盘的相对位置调节。例如，“低”表示所需的最少的材料量，而“高”表示所需的最多的材料量。螺旋推运器反向开关725用于暂时反转螺旋推运器的转动。

现在，讨论操作台705，如图所示，左右材料馈送系统有着独立控制，在一个实施例中输送器比率刻度盘730用于设置所需的输送器速度对螺旋推运器速度的比率。这样，输送器比率信号表示螺旋推运器对输送器的速度比。所需的输送器比例信号大小由输送器比率刻度盘730的相对位置调节。例如，“低”表示输送器速度对螺旋推运器速度的最小速度比，而“快”表示输送器速度对螺旋推运器速度的最大速度比。这样，输送器速度按螺旋推运器速度的百分比计算。输送器模式开关735用于设置特殊输送方式，开关735可置于三个位置：“关”，停止输送器转动；“自动”，自动控制输送速度；以及“手动”，以预定速度控制输送器，螺旋推运器反向开关740用来设置所需的螺旋推运器125转动。最后，螺旋推运器模式开关745用于设置特殊螺旋推运器模式，开关745可置于三个位置：“关”，停止螺旋推运器转动；“自动”，自动控制螺旋推运器速度；以及“手动”，按预定速度控制螺旋推运器。

注意，输送器和螺旋推运器模式开关735，745彼此独立工作。而且，馈送器系统模式开关715比输送器和螺旋推运器模式开关735、745具有更高的优先级。这样，输送器和螺旋推运器模式开关735、745只能在馈送器系统模式开关715不设置在“关”的位置时才能控制输送器和螺旋推运器的速度。而且，输送器或螺旋推运器的自动控制只能在馈送器系统模式开关715设置到“自动”模式以及输送器和螺旋推运器模式开关735、745设置到“自动”模式时进行。

图8表示一种自动控制800的实施例的高级方框图。图中表示对右侧材料馈送系统的控制。首先，在框805，控制器410接收实际材料高度信号和进行滤波操作，以除去任何虚假波形。若需要的话，在框810对于经过滤波的信号对应于线性度量进行换算，例如，若采用叶片型传感器，则控制把转动信息转变成线性信息。以指出靠近样板边缘的沥青材料高度，换算后的信号与所需的材料高度信号一起送到累加框815，并由控制来确定两个信号大小的差，而产生一误差信号。误差信号送到可变增益框820，该框以一个或多个可变增益值放大误差信号。例如，可变增益框820可包括公知的PID(比例积分微分)控制算法，可变增益框820产生一螺旋推运器控制信号，它由比率限制框825限制以产生至受控值的平滑转换。然后，在框830由控制读取模式开关7l5、735、745的位置和位于操作台和样板台705、710的转动方向开关725、740的位置。假定馈送器模式和螺旋推运器模式开关715、735、745未设置到“自动”位置，则控制计算所需的电流以调制泵流量控制阀320，以便按所需速度转动螺旋推运器电机310，而使误差信号减为零，并把螺旋推运器命令信号送到框835的泵流量控制阀320。

这样，响应于实际材料高度信号的大小小于所需材料高度信号的大小，即，样板近边缘处沥青材料的数量少于所需材料的数量，则控制增加螺旋推运器转速。或者，响应于实际材料高度信号的大小大于所需材料高度信号的大小，即，近样板边缘处沥青材料的数量大于所需材料的数量时，控制减小螺旋推运器转速。

假定输送器模式开关设置在“自动”位置，则控制进行到乘法框840，该框将所需的输送器比率信号与螺旋推运器控制信号相乘，并产生一输送器控制信号。输送器控制信号由比率限制框845限制。最后，控制计算所需的电流，以调节输送器旁通阀325，以将输送器电机315的转动控制在所需的速度比率，并在框850将输送器命令信号送到输送器旁通阀325。

此外，输送器的速度可按照摊铺宽度进行控制。例如，乘法框840可额外地接收样板传感器425产生的样板位置信号，这里，样板位置信号指出摊铺宽度。这样，随着摊铺宽度的增加，控制按比例减少输送器的速度，以考虑到螺旋推运器要运送更多的材料。例如，随着摊铺宽度更大，螺旋推运器必须将更多的材料送到样板边缘。结果，控制允许按照增大的摊铺宽度来减小输送器的转速，以减少输送器堆放材料的速率，这样螺旋推运器可更有效地工作。

图9表示自动控制800的另一实施例的高级框图，在该实施例中，输送器传感器(它已在图6中叙述过)用于自动控制输送器的转速。输送器传感器420取代输送器比率刻度盘730。参见框855，控制接收所需的输送器材料高度信号，以及，螺旋推运器控制信号计算输送器所要堆放的所需材料的数量，并产生所需的输送器材料信号。所需的输送器材料信号与输送器材料检测信号一起送到求和框860。求和框860确定信号大小之间的差，并产生误差信号。误差信号送到可变增益框865，它以一个或多个可变增益值放大误差信号。可变增益框865产生输送器控制信号，该信号由比率限制框870限制。最后，控制计算所需的电流以调节旁通控制阀325，以便按所需速度转动输送器电机315，从而将误差信号降低到零。

这样，响应于输送器材料检测信号的大小小于所需的输送器材料高度信号的大小，即，输送器堆放的沥青材料的数量少于所需数量，则控制增加输送器转速，或者，响应于输送器材料检测信号的大小大于所需的材料高度信号大小，即，输送器堆放的沥青材料数量多于所需数量，则控制减少输送器转速。

最后，因为控制监视在样板边缘处的材料数量和输送器堆放的材料数量，摊铺宽度的任何变化由控制自动补偿以获得所需的材料高度。

本发明另外的目的和优点可从研究附图、说明书和权利要求书中得到。

Claims (18)

1.一种控制摊铺机(100)的材料馈送系统的装置，摊铺机(100)有一样板(105)，材料馈送系统包括一馈送输送器(115)和摊铺螺旋推运器(125)，其特征在于，该装置包括：

装置(415)，监视与样板(105)相邻的材料数量，并相应地产生实际材料高度信号；

装置(720)，产生所需的材料高度信号，表示与样板(105)相邻的所需数量的材料；

装置(410)，接收实际和所需的材料高度信号，按照信号大小之间的差确定所需的螺旋推运器转速，并产生一命令信号，以所需速度转动螺旋推运器，以及

装置(300)，接收命令信号，以所需转速转动螺旋推运器。

2.如权利要求1的装置，其特征在于，包括装置(730)，产生所需的输送器比率信号，表示螺旋推运器速度和输送器速度之间所需的速度比率。

3.如权利要求2的装置，其特征在于，命令信号产生装置包括装置(410)，接收所需的输送器比率信号，并产生一命令信号，按所需速度比率转动输送器。

4.如权利要求3的装置，其特征在于，包括装置(425)，检测样板的线性延伸并产生样板检测信号。

5.如权利要求4的装置，其特征在于，命令信号产生装置包括装置(410)，接收所需的输送器比率信号、样板检测信号，并产生一命令信号，响应于所需的输送器比率信号和样板检测信号转动输送器。

6.如权利要求1的装置，其特征在于，包括装置(420)，监视输送器堆放的材料数量，产生输送器材料检测信号。

7.如权利要求6的装置，其特征在于，包括用于产生所需的输送器材料信号表示输送器所要堆放的所需材料的数量。

8.如权利要求7的装置，其特征在于，包括装置(410)，接收输送器材料检测信号和所需的输送器材料信号，响应于信号大小之间的差值，确定所需的输送器转速，并产生一命令信号，使输送器以所需转速转动。

9.如权利要求1的装置，其特征在于，包括：

液压泵(305)，产生加压流体；

与输送器相关联的液压电机(315)接受加压流体并使输送器转动；以及

与螺旋推运器相关的液压电机(310)接受加压流体并使一对螺旋堆运器转动。

10.如权利要求9的装置，其特征在于，电动液压装置进一步包括：

泵流量阀(320)，与螺旋推运器和输送器电机(310、315)垂直相串联，接收螺旋推运器命令信号，螺旋推运器命令信号调节泵流量阀，使相关的螺旋推运器按所需速度转动；以及

输送器旁通阀(325)，与输送器电机(315)垂直并联，接收输送器命令信号，输送器命令信号调节旁通阀(325)，使输送器按所需速度转动。

11.一种控制摊铺机(100)材料馈送系统的方法，摊铺机(100)具有一样板(105)，材料馈送系统(115)包括一馈送输送器(120)和一摊铺螺旋推运器(125)，其特征在于，该方法包括：

产生一实际材料高度信号，表示样板边缘材料高度；

产生一所需材料高度信号，表示样板边缘的所需材料量；

按接收实际的和所需的材料高度信号，响应于信号大小之间的差值确定所需的螺旋推运器转速，并产生一命令信号，以使螺旋推运器的所需速度转动；以及

接收命令信号，并按所需转速转动螺旋推运器。

12.如权利要求11的方法，其特征在于，包括产生所需的输送器比率信号的步骤，该信号表示螺旋推运器速度和输送器速度之间所需的速度比率。

13.如权利要求12的方法，其特征在于，包括接收所需的输送器比率信号，并产生一命令信号以使输送器按所需速度比率转动的步骤。

14.如权利要求13的方法，其特征在于，包括产生一表示摊铺宽度的样板检测信号的步骤。

15.如权利要求14的方法，其特征在于，包括接收所需的输送器比率信号、样板检测信号，并响应于所需的输送器比率信号和样板检测信号产生一命令信号来转动输送器的步骤。

16.如权利要求11的方法，其特征在于，包括产生一表示由输送器堆放的材料数量的输送器材料检测信号的步骤。

17.如权利要求16的方法，其特征在于，包括产生一表示要由输送器堆放的所需数量材料的所需的输送器材料信号的步骤。

18.如权利要求17的方法，其特征在于，包括下列步骤，接收输送器材料检测信号和所需的输送器材料信号，响应于信号大小之间的差值，确定所需的输送器转速，并产生一命令信号，按所需转速转动输送器。

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