CN117345711A - 一种摊铺机熨平板控制系统、方法及摊铺机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种摊铺机熨平板控制系统，包括主机、熨平板、左大臂、右大臂、左找平油缸、右找平油缸、左提升油缸、右提升油缸，摊铺机熨平板控制系统包括用于检测左找平油缸、右找平油缸、左提升油缸、右提升油缸的行程的传感器及熨平板控制器，熨平板控制器根据各行程信号之间的相互关系控制各油缸的动作。本发明还涉及一种摊铺机及摊铺机熨平板控制方法，有利于减小熨平板左右扭曲变形和应力，从而提升熨平板可靠性和施工质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种摊铺机熨平板控制系统、方法及摊铺机，用于控制熨平板的位置和运动速度，属于工程机械技术领域。
背景技术
摊铺机一般包括主机、熨平板以及分别位于主机两侧的左大臂和右大臂，熨平板分别通过左大臂和右大臂铰接于所述主机前部的左找平油缸和右找平油缸上，左大臂、右大臂还分别通过左提升油缸、右提升油缸连接至主机后部。左、右提升油缸用于提升、下降熨平板；摊铺过程中，左、右提升油缸的两腔通常连通液压油箱从而不起作用，通过控制左、右找平油缸控制摊铺厚度和平整度。
摊铺过程中，熨平板在自重、混合料支撑力、料堆阻力、底面摩擦力和大臂铰接点(左、右大臂与左、右找平油缸的连接点)作用力等的作用下保持平衡。在各作用因素均保持不变的前提下，熨平板总是保持恒定的高度，从而铺出的路面是平整的。而当部分作用因素发生变化时，摊铺机摊铺出的路面就有可能变得不平整。
为了改进路面摊铺平整度，现代摊铺机通常都配备了找平系统减小各种不利因素的影响。摊铺机通常采用“两纵”或者“一纵一横”的找平传感器组合方式，“两纵”即在熨平板左、右两侧分别布置一个检测熨平板高度偏差的传感器，“一纵一横”即采用一个检测熨平板一侧高度偏差的传感器和一个检测熨平板横向坡度偏差的传感器。找平系统检测到高度偏差和/或横向坡度偏差后，控制左、右找平油缸以使得检测到高度偏差和/或横向坡度偏差往为零的方向变化。
公开号为CN101654901B的中国专利和公开号为CN102677575A的中国专利指出了现有找平方式的一个缺点，即由于摊铺机左/右调平油缸为独立控制，当两侧调平油缸动作不协调时，有可能造成熨平板的扭曲变形，并进而影响路面摊铺质量。上述专利还提出了通过检测左/右调平油缸的行程差并将其限制在一定范围内的技术方案试图解决这一问题。公开号为CN103161118A的中国专利提出了一种左右两侧的调平油缸同步动作的联动控制系统解决熨平板扭曲变形问题；公开号为CN104594165B的中国专利提出了一种通过限制左、右大臂铰接点速度差的方式解决熨平板扭曲变形问题。
上述方案尚不能从根本上解决熨平板左右扭曲变形问题，且存在不必要的限制还会影响摊铺质量。此外，上述方案均只涉及摊铺过程中的熨平板扭曲变形问题，而未无法解决摊铺机自行转场或通过车辆运输过程中的熨平板扭曲变形问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种摊铺机熨平板控制技术方案，一方面通过减小熨平板左、右扭曲变形量和应力提高熨平板的使用寿命，另一方面还通过在摊铺过程中减小熨平板扭曲变形量而提高摊铺质量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案：
第一方面，本发明提供一种摊铺机熨平板控制系统，包括主机、熨平板以及分别位于主机两侧的左大臂和右大臂，所述熨平板分别通过左大臂和右大臂铰接于所述主机前部的左找平油缸和右找平油缸上，所述左大臂、右大臂还分别通过左提升油缸、右提升油缸连接至主机后部，还包括：
用于检测左找平油缸行程的第一传感器，用于检测右找平油缸行程的第二传感器，用于检测左提升油缸行程的第三传感器，用于检测右提升油缸行程的第四传感器；
熨平板控制器，接收所述第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器的行程信号，基于前述行程信号之间的相互关系控制左找平油缸和/或右找平油缸和/或左提升油缸和/或右提升油缸的动作。
结合第一方面，进一步的，所述系统还包括用于检测熨平板左侧和/或右侧相对于找平基准的高度偏差的第五传感器和/或用于检测熨平板的横向坡度偏差的第六传感器；
摊铺过程中，所述熨平板控制器基于第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器的行程信号之间的相互关系，以及第五传感器的高度偏差信号和/或第六传感器的横向坡度偏差信号控制左、右找平油缸的动作。
第二方面，本发明提供一种摊铺机，包括上述任一所述的摊铺机熨平板控制系统。
第三方面，本发明提供一种摊铺机的摊铺机熨平板控制方法，所述熨平板控制器控制左找平油缸和/或右找平油缸和/或左提升油缸和/或右提升油缸的动作，实现|D|≤T，
其中，D＝S1-S2-S3+S4，D为行程差，S1、S2、S3、S4分别为第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器检测到的行程，S1、S2、S3及S4均取正值；T为行程差阈值。
结合第三方面，进一步的，当|D|>T，熨平板控制器停止左找平油缸和/或右找平油缸和/或左提升油缸和/或右提升油缸的动作，或控制左找平油缸和/或右找平油缸和/或左提升油缸和/或右提升油缸的动作，减小|D|值。
进一步的，所述摊铺机还包括信息输出装置，当|D|>T且熨平板控制器停止左找平油缸和/或右找平油缸和/或左提升油缸和/或右提升油缸的动作后，熨平板控制器输出报警信息至信息输出装置，和/或输出减小|D|值的操作提示信息至信息输出装置。
进一步的，摊铺过程中，熨平板控制器控制左找平油缸和/或右找平油缸的动作，使|D|≤T且高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值变小。
进一步的，摊铺过程中，熨平板控制器减小高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值的速度与高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值呈正相关。
进一步的，摊铺过程中，若熨平板控制器控制左找平油缸和/或右找平油缸的动作导致高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值减小，而|D|变大，当|D|>T时，停止或减慢使得|D|变大的左找平油缸和/或右找平油缸的动作；
当再次|D|≤T时，恢复左找平油缸和/或右找平油缸的动作，减小高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值。
进一步的，当|D|超过T设定数值，例如T的5％-20％后，停止或减慢使得|D|变大的左找平油缸和/或右找平油缸的动作；
当|D|小于T设定数值，例如T的5％-20％后，恢复左找平油缸和/或右找平油缸的动作，减小高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本申请提供的一种摊铺机熨平板控制系统、方法及摊铺机，不管是在摊铺过程中还是在摊铺机转场或运输过程中，通过控制行程差减小熨平板左、右扭曲变形量和应力，提高了熨平板的可靠性；
本申请还通过在摊铺过程中控制行程差减小熨平板扭曲变形量，且非必要时不限制左、右找平油缸的动作，从而提高了路面摊铺质量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的摊铺机左视图；
图2是本发明实施例提供的摊铺机右视图；
图中：1-主机，2-熨平板，3-左大臂，4-右大臂，5-左找平油缸，6-右找平油缸，7-左提升油缸，8-右提升油缸，9-第一传感器，10-第二传感器，11-第三传感器，12-第四传感器，13-熨平板控制器，14-第五传感器，15-第六传感器，16-信息输出装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本领域技术人员所知悉用于检测油缸行程的传感器一般采用集成于油缸内部的磁环式位移传感器或者拉线传感器，可以是布置于油缸外部的单独的传感器。
如图1、2所示，分别为本发明实施例提供的摊铺机左视图和右视图，熨平板控制器13可以单独设置于摊铺机的主机1或熨平板2上。现有摊铺机上一般都配备有用于控制摊铺机各种动作的摊铺机控制器，无需额外单独设置熨平板控制器13，而是把摊铺机控制器与熨平板控制器13集成即可，用摊铺机控制器同时实现熨平板控制器13的功能。
摊铺机设置包括主机1、熨平板2以及分别位于主机两侧的左大臂3和右大臂4，所述熨平板2分别通过左大臂3和右大臂4铰接于主机前部的左找平油缸5和右找平油缸6上，所述左大臂3、右大臂4还分别通过左提升油缸7、右提升油缸8连接至主机1后部。
摊铺机通常包括用于控制找平油缸、提升油缸的电磁阀，熨平板控制器13通过相应电磁阀即可以控制找平油缸、提升油缸的动作。
本申请提供一种摊铺机熨平板控制系统，包括用于检测左找平油缸行程的第一传感器9，用于检测右找平油缸行程的第二传感器10，用于检测左提升油缸行程的第三传感器11，用于检测右提升油缸行程的第四传感器12；
熨平板控制器，接收所述第一传感器9、第二传感器10、第三传感器11及第四传感器12的行程信号，基于前述行程信号之间的相互关系控制左找平油缸5和/或右找平油缸6和/或左提升油缸7和/或右提升油缸8的动作。
本发明设置用于检测熨平板左侧和/或右侧相对于找平基准的高度偏差的第五传感器14和/或用于检测熨平板的横向坡度的第六传感器15，检测高度偏差的传感器可以包括转角传感器、超声波传感器或者激光传感器等不同形式，检测横向坡度的传感器则通常采用不同形式的倾角传感器。
摊铺过程中，摊铺机通常采用“两纵”或者“一纵一横”的找平传感器组合方式，“两纵”即在熨平板左、右两侧分别布置一个检测熨平板高度偏差的传感器，“一纵一横”即采用一个检测熨平板一侧高度偏差的传感器和一个检测熨平板横向坡度偏差的传感器。
熨平板控制器13分别与第一传感器9、第二传感器10、第三传感器11、第四传感器12、第五传感器14、第六传感器15及用于控制找平油缸、提升油缸的电磁阀电连接，从而可以接收第一传感器9、第二传感器10、第三传感器11、第四传感器12、第五传感器14、第六传感器15的信号并对用于控制找平油缸、提升油缸的电磁阀进行控制。
找平基准可以是已铺好的相邻路面，或者是现有的路沿石。在某些情况下，勘测员会勘测并设置一系列标桩，并设置从一个标桩到另一个标桩的钢丝绳作为找平基准。
设定高度以及设定横向坡度通常由人工输入控制系统或者对传感器进行标定，在某些情况下，设定高度或者设定横向坡度也可以由程序自动生成。
高度偏差和/或横向坡度偏差可正可负。当高度偏差和/或横向坡度偏差为零，说明熨平板是在按照设定的高度和/或横向坡度进行摊铺工作。
在摊铺机自行转场或者通过车辆运输的过程中，熨平板如果承受过大的左右扭曲变形或者应力是有害的，有可能造成熨平板的永久损害。确保熨平板不承受过大的左右扭曲变形或者应力是有重要意义的。本发明通过确保行程差的绝对值不超过行程差阈值，用于限制熨平板左右扭曲变形量及应力。
本发明提供一种摊铺机熨平板控制方法，其中熨平板控制器控制左找平油缸和/或右找平油缸和/或左提升油缸和/或右提升油缸的动作，实现|D|≤T。其中，D＝S1-S2-S3+S4，D为行程差，S1、S2、S3、S4分别为第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器检测到的行程，S1、S2、S3及S4均取正值；T为行程差阈值。
行程差阈值设置与摊铺机具体尺寸、配置有关，以既不使熨平板扭转程度过大又不对左、右找平油缸的动作施加过多不必要的限制为宜，通常位于1cm到10cm之间。行程差阈值可以由机器操作人员手动设定，或者可以由制造商预先内置于机器控制程序内。
当前摊铺机的左、右提升油缸一般而言都是同步控制的，即由同一个控制指令使得左、右提升油缸一起升降。由于制造偏差的存在，左、右提升油缸的运动速度有可能不完全一致。左、右找平油缸则一般而言都是独立控制的。
如行程差为零，则表示左大臂3、右大臂4分别与左找平油缸5、左提升油缸7、右找平油缸6、右提升油缸8的四个连接点位于同一平面内，此时熨平板不存在左右扭曲变形也没有扭曲应力。容易理解地，由于制造误差的存在，有时候需要对第一传感器9、第二传感器10、第三传感器11、第四传感器12的行程检测值进行初始标定。
由于摊铺机的左、右提升油缸通常是同步控制的，但由于制造误差的存在有可能运动速度不完全一致，因此升降熨平板的操作也有可能会使得熨平板产生比较大的左右扭曲变形。此时，由于无法单独控制左、右提升油缸，明智的做法是停止熨平板升降，并给出熨平板左右扭曲变形过大的警示信息，或者给出使熨平板左右扭曲变形减小的操作提示信息，例如通过单独左、右找平油缸中的一个减小熨平板左右扭曲变形。
由于摊铺机的左、右找平油缸是单独控制的，当升降找平油缸有可能使得熨平板产生比较大的左右扭曲变形时，同样可以采取停止油缸动作并给出警示信息或者操作提示信息的方法。然而在某些情况下同样可行的是，熨平板控制器13也可以自动调节左、右找平油缸的动作速度，以使得会增大行程差的找平油缸动作速度慢一些，使得会减小行程的找平油缸行程快一些。
信息输出装置16可以是单独设置的。然而现代摊铺机上一般都配备有摊铺机显示器，在这种情况下，无需额外单独设置信息输出装置16，而是把摊铺机显示器与信息输出装置16集成即可，用摊铺机显示器同时实现信息输出装置16的功能。
在摊铺过程中，左、右提升油缸的两腔通常连通液压油箱从而不起作用，通过控制左、右找平油缸控制摊铺厚度和平整度。此时，在行程差绝对值不超出行程差阈值的前提下，根据现有找平系统的控制逻辑控制左、右找平油缸的动作即可，无需像现有技术对左、右找平油缸的动作施加不必要的限制，有利于提高路面摊铺质量。通常情况下，高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值越大，找平油缸的动作速度也越快，以使得熨平板的高度和/或横向坡度尽快趋向于设定高度和/或设定横向坡度。
当根据现有找平系统的控制逻辑会导致行程差绝对值超出行程差阈值时，熨平板控制器13以一种使行程差绝对值不超过行程差阈值且高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值变小的方式控制左、右找平油缸的动作。
摊铺过程中一个重要的原理是，熨平板下方的物料会自动适应熨平板的形状，假如某一个时刻熨平板产生较大的左右扭曲变形，在不改变左、右找平油缸位置的前提下，经过一段摊铺距离后，由于物料的填充作用，熨平板的左、右提升油缸行程会自行变化而无需主动控制，从而使得熨平板左右扭曲变形减小。
在摊铺过程中，如果熨平板控制器13发现根据高度偏差和/或横向坡度偏差控制左、右找平油缸的动作会使得行程差绝对值超出行程差阈值，此时可以采用停止左、右找平油缸动作的方法，等经过一段摊铺距离由于物料的自动填充作用使得行程差绝对值变小后再使得左、右找平油缸动作。
或者在某些情况下，通过使一个找平油缸的动作快一些、使另一个找平油缸的动作慢一些，保证行程差绝对值不超出行程差阈值。
具体实施过程中，行程差绝对值会非常接近行程差阈值，此时行程差绝对值有可能频繁在稍许大于行程差阈值或稍许小于行程差阈值之间切换，频繁切换找平油缸的控制逻辑并不是最优方法。
本申请设置：仅当行程差绝对值超过行程差阈值一定数值后，才停止或减慢会使得行程差绝对值变大的一侧找平油缸的动作；仅当再次行程差绝对值小于行程差阈值一定数值后，才使得前述找平油缸恢复正常动作以使得高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值减小。前述行程差绝对值超过或小于行程差阈值的数值设定为行程差阈值的5％-20％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种摊铺机熨平板控制系统，包括主机、熨平板以及分别位于主机两侧的左大臂和右大臂，所述熨平板分别通过左大臂和右大臂铰接于所述主机前部的左找平油缸和右找平油缸上，所述左大臂、右大臂还分别通过左提升油缸、右提升油缸连接至主机后部，其特征在于，还包括：
用于检测左找平油缸行程的第一传感器，用于检测右找平油缸行程的第二传感器，用于检测左提升油缸行程的第三传感器，用于检测右提升油缸行程的第四传感器；
熨平板控制器，接收所述第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器的行程信号，基于前述行程信号之间的相互关系控制左找平油缸和/或右找平油缸和/或左提升油缸和/或右提升油缸的动作。
2.如权利要求1所述的摊铺机熨平板控制系统，其特征在于，还包括用于检测熨平板左侧和/或右侧相对于找平基准的高度偏差的第五传感器和/或用于检测熨平板的横向坡度偏差的第六传感器；
摊铺过程中，所述熨平板控制器基于第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器的行程信号之间的相互关系，以及第五传感器的高度偏差信号和/或第六传感器的横向坡度偏差信号控制左、右找平油缸的动作。
3.一种摊铺机，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的摊铺机熨平板控制系统。
4.一种如权利要求3所述的摊铺机的摊铺机熨平板控制方法，其特征在于，所述熨平板控制器控制左找平油缸和/或右找平油缸和/或左提升油缸和/或右提升油缸的动作，实现|D|≤T，
其中，D＝S1-S2-S3+S4，D为行程差，S1、S2、S3、S4分别为第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器检测到的行程，S1、S2、S3及S4均取正值；T为行程差阈值。
5.如权利要求4所述的摊铺机熨平板控制方法，其特征在于，当|D|>T，熨平板控制器停止左找平油缸和/或右找平油缸和/或左提升油缸和/或右提升油缸的动作，或控制左找平油缸和/或右找平油缸和/或左提升油缸和/或右提升油缸的动作，减小|D|值。
6.如权利要求4所述的摊铺机熨平板控制方法，其特征在于，所述摊铺机还包括信息输出装置，当|D|>T且熨平板控制器停止左找平油缸和/或右找平油缸和/或左提升油缸和/或右提升油缸的动作后，熨平板控制器输出报警信息至信息输出装置，和/或输出减小|D|值的操作提示信息至信息输出装置。
7.如权利要求4所述的摊铺机熨平板控制方法，其特征在于，摊铺过程中，熨平板控制器控制左找平油缸和/或右找平油缸的动作，使|D|≤T且高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值变小。
8.如权利要求7所述的摊铺机熨平板控制方法，其特征在于，摊铺过程中，熨平板控制器减小高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值的速度与高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值呈正相关。
9.如权利要求7或8所述的摊铺机熨平板控制方法，其特征在于，摊铺过程中，若熨平板控制器控制左找平油缸和/或右找平油缸的动作导致高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值减小，而|D|变大，当|D|>T时，停止或减慢使得|D|变大的左找平油缸和/或右找平油缸的动作；
当再次|D|≤T时，恢复左找平油缸和/或右找平油缸的动作，减小高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值。
10.如权利要求9所述的摊铺机熨平板控制方法，其特征在于，当|D|超过T设定数值后，停止或减慢使得|D|变大的左找平油缸和/或右找平油缸的动作；
当|D|小于T设定数值后，恢复左找平油缸和/或右找平油缸的动作，减小高度偏差绝对值和/或横向坡度偏差绝对值。
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