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Technisches
Gebiet
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Diese
Offenbarung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Überwachung
der Ausgabe einer Pflastermaschine und insbesondere auf ein System
und ein Verfahren zur Überwachung
der Dicke und Glätte
einer Matte aus Pflastermaterial, genauso wie zur automatischen
Steuerung von Pflastermaschinenfunktionen.
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Hintergrund
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Wenn
man beispielsweise Straßen
baut, können
Pflastermaschinen bzw. Asphaltierungsmaschinen verwendet werden,
um beträchtliche
Mengen von Pflastermaterial abzulagern. Weil Pflastermaterial teuer
sein kann, und weil die verwendeten Mengen so groß sein können, kann
das Aufbringen einer Pflasterung mit einer Dicke, die von einer
erwünschten
Dicke abweicht, teure Konsequenzen haben. Wenn die Pflasterung in
einer Matte ausgelegt wird, die zu dick ist, kann der Pflaster-
bzw. Asphaltierungsfirma das Material ausgehen, bevor die Pflasterung
vollständig
ist, und sie kann dazu gezwungen sein, zusätzliches Material zu kaufen. Wenn
die Matte zu dünn
ist, könnte
die Pflasterung schlecht wirken und zu einem vorzeitigen Versagen beitragen,
was teure Reparaturen erfordert.
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Die
Glätte
der Matte ist ein weiterer wichtiger Faktor für die Leistung der Pflasterung.
Wenn beispielsweise eine gepflasterte Straße eine unebene Oberfläche hat,
werden gesteigerte Kräfte
auf die erhabenen Ausbeulungen aufgebracht, wenn die Räder der
Fahrzeuge über
sie fahren. Zusätzlich
zu der schlechten Fahrqualität,
die die Passagiere und die Ladung erfahren, können die gesteigerten Kräfte auf die
Ausbeulungen zu einem vorzeitigen Versagen der Pflasterung führen. Somit
macht das Vorsehen einer Matte mit richtiger und gleichförmiger Dicke nicht
aus sich selbst heraus notwendigerweise eine Pflasterung, die gut
arbeitet. Wenn beispielsweise die Pflasterung in einer Matte von
gleich förmiger
Dicke oben auf einer unebenen Unterlage ausgelegt ist, wird die
Glätte
der Matte schlecht sein, da die Matte die gleiche Unebenheit hat,
wie die darunter liegende Fläche.
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Zusätzlich zu
der Dicke und Glätte
kann die Dichte der Pflasterung eine wichtige Rolle bei der Leistung
der Pflasterung spielen. Um die Pflasterung mit gleichförmiger Dicke
zu erzeugen, sollte die Pflasterung gleichförmig verdichtet werden. Um
vollständig
die Pflasterung zu verdichten, sollte ihre Temperatur konsistent
sein, weil eine Pflasterung mit höheren Temperaturen kompakter
sein wird, als eine Pflasterung mit niedrigeren Temperaturen. Daher
ist eine Gleichförmigkeit
der Dichte der Pflasterung abhängig
von der Gleichförmigkeit
der Temperatur der Pflasterung, wenn sie auf einer Oberfläche aufgebracht
wird.
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Es
sind Systeme entwickelt worden, die versuchen, die Ausgabe von Pflastermaschinen
zu steuern. Beispielsweise lehrt das US-Patent 5 393 167, ausgegeben
am 28. Februar 1995 an Fujita u.A. (das '167-Patent), eine Pflastermaschine mit
Höhensensoren
entlang der Seite der Maschine zur Messung der Höhe der Pflastervorrichtung
mit Bezug auf die zuvor existierende Oberfläche, auf der das Pflaster ausgelegt
ist. Jedoch misst das '167-Patent
nicht die Höhe
der Sensoren mit Bezug zu der tatsächlichen Matte, die ausgelegt
worden ist. Daher schätzt
das '167-Patent
die Dicke der Matte basierend auf der gemessenen Höhe der Pflastervorrichtung
oder nähert diese
an anstatt Messungen der Matte selbst auszuführen. Das '167-Patent überwacht auch nicht die Glätte der
Matte. Weiterhin überwacht
das '167-Patent
nicht die Temperatur der Matte.
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Das
offenbarte Steuersystem bezieht sich darauf, eines oder mehrere
der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Pflastermaschine.
Die Pflastermaschine kann eine Leistungsquelle, ein Traktions system,
einen Fülltrichter,
der konfiguriert ist, um Pflastermaterial zu enthalten, und eine
oder mehrere Fördereinrichtungen
aufweisen, die konfiguriert sind, um das Pflastermaterial von dem
Fülltrichter
zu übertragen.
Die Pflastermaschine kann auch ein Schild bzw. eine (Abzieh-)Bohle
aufweisen, die konfiguriert ist, um eine Matte des Pflastermaterials auszulegen.
Die Pflastermaschine kann weiter mindestens einen vorderen Sensor
aufweisen, der an einem Vorderteil der Pflastermaschine montiert
ist und konfiguriert ist, um die Höhe von einer Oberfläche zum
vorderen Sensor zu messen, und mindestens einen hinteren Sensor,
der an der Pflastermaschine montiert ist und konfiguriert ist, um
die Höhe
von einer Oberfläche
der Matte zum hinteren Sensor zu messen. Die Pflastermaschine kann
auch eine Steuervorrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, um
eine Dicke der Matte durch Bestimmung einer Differenz zwischen einer
oder mehreren vorderen Höhenmessungen,
die durch mindestens einen vorderen Sensor aufgenommen wurden, und
einer oder mehreren hinteren Höhenmessungen
zu bestimmen, die von dem mindestens einen hinteren Sensor aufgenommen
wurden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein
Verfahren zur Bestimmung einer Dicke einer Matte aus Pflastermaterial.
Das Verfahren kann die Aufnahme von einer oder mehreren vorderen
Höhenmessungen
von einer Oberfläche
benachbart zu einem vorderen Teil einer Pflastermaschine und die
Aufnahme von einer oder mehreren hinteren Höhenmessungen von einer Oberfläche benachbart
zu einem hinteren Teil der Pflastermaschine aufweisen. Eine Differenz
zwischen einer oder mehreren vorderen Höhenmessungen und einer oder
mehreren hinteren Höhenmessungen
kann bestimmt werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivartige diagrammartige Ansicht einer Darstellung einer
Pflastermaschine gemäß einem
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiel;
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2 ist
eine diagrammartige Seitenansicht einer Darstellung einer Pflastermaschine
gemäß einem
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiel;
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3 ist
eine Blockdiagrammdarstellung eines Pflastermaschinensteuersystems
gemäß einem beispielhaften
offenbarten Ausführungsbeispiel;
und
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4 ist
eine diagrammartige Draufsicht einer Darstellung einer Pflastermaschine
gemäß einem
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiel.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 ist
eine Veranschaulichung einer Pflastermaschine 10. Obwohl
die Pflastermaschine 10 in den Figuren als eine Asphaltpflastermaschine veranschaulicht
ist, kann das gegenwärtig
offenbarte Steuersystem bei irgendeiner Art von Pflastermaschine
für irgendeine
Art von Pflastermaterial verwendet werden. Beispielhafte Pflastermaterialien,
für die
das offenbarte Steuersystem verwendet werden kann, weisen Asphalt,
Beton, und lose Aggregat- bzw. Massenmaterialien auf, wie beispielsweise
gebrochenen Kies.
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Die
Pflastermaschine 10 kann einen Traktor 12 mit
einer Leistungsquelle 14, mit einer oder mehreren Traktionsvorrichtungen 16 und
einem Fülltrichter 18 aufweisen,
um Pflastermaterial zu enthalten. Die Pflastermaschine 10 kann
auch ein Schild bzw. eine (Abzieh-)Bohle 20 aufweisen,
die an dem Traktor 12 durch Zugarme 22 angebracht
ist und hinter den Traktor 12 gezogen wird, um das Pflastermaterial
zu einer Matte 24 auf einer Pflasteroberfläche 26 zu
verteilen und zu verdichten. Die Bohle 20 kann eine oder
mehrere Fördervorrichtungen 28 aufweisen,
um Pflastermaterial zu verteilen. Zusätzlich kann die Pflas termaschine 10 einen
Sensorrahmen 30 aufweisen, der an der Bohle und/oder an
den Zugarmen 22 angebracht ist. Der Sensorrahmen 30 kann einen
oder mehrere vordere Höhensensoren 32,
einen oder mehrere hintere Höhensensoren 34,
einen Satz von rechten Seitenhöhensensoren 36,
einen Satz von linken Seitenhöhensensoren 38 und
einen oder mehrere hintere Temperatursensoren 40 aufweisen.
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Die
Pflastermaschine 10 kann auch eine Bedienerstation 42 aufweisen.
Die Bedienerstation 42 kann einen Sitz 44 und
eine Konsole 46 aufweisen, die auf einem Podest 48 montiert
sein kann. Die Bedienerstation 42 kann eine Steuervorrichtung 50 aufweisen,
genauso wie eine Anwenderschnittstelle 52, um eine Anwendereingabe
anzunehmen und Informationen für
einen Anwender anzuzeigen.
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Obwohl
die Traktionsvorrichtungen 16 in den Figuren als Raupen
gezeigt sind, könnten
die Traktionsvorrichtungen alternativ Räder oder irgendeine andere
Art von Traktionsvorrichtungen sein. Die Traktionsvorrichtungen 16 könnten auch
Kombinationen von unterschiedlichen Arten von Traktionsvorrichtungen
sein. Beispielsweise könnte
die Pflastermaschine 10 sowohl Raupen als auch Räder aufweisen.
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Mit
Bezug auf 2 kann die Pflastermaschine 10 einen
Fülltrichter 18 aufweisen,
um Pflastermaterial zu enthalten. Das Pflastermaterial kann in den
Fülltrichter
von Lastwägen
fallen gelassen werden, die das Pflastermaterial zu einer Baustelle
liefern. Die Pflastermaschine 10 kann eine oder mehrere
Fördereinrichtungen 54 an
der Unterseite des Fülltrichters 18 aufweisen.
Die Fördereinrichtungen 54 können Seite
an Seite positioniert sein und parallel zueinander nach hinten zum
Hinterteil des Traktors 12 laufen. Die Fördereinrichtungen 54 können Pflastermaterial
von dem Fülltrichter 18 zum
Hinterteil des Traktors 12 transportieren, wo es hinter
dem Traktor 12 vor dem Schild 20 auf der Pflasterfläche 26 in
einem Haufen 56 fallen gelassen werden kann (in einem aufgeschnittenen
Teil 58 der 2 gezeigt). Wenn die Pflastermaschine 10 nach
vorne fährt, kann
der Haufen 56 gleichmäßig verteilt
werden und durch die Bohle 20 verdichtet werden.
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Die
Geschwindigkeit der Fördereinrichtungen 54 kann
variabel sein, um den Haufen 56 höher oder niedriger zu machen.
Die Haufenhöhe
kann durch Variieren der Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
relativ zu der Geschwindigkeit vergrößert oder verringert werden,
mit der die Pflastermaschine 10 fährt. Wenn beispielsweise die
Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
im Vergleich zu der Pflastermaschinengeschwindigkeit hoch ist, dann
kann sich das Pflastermaterial hinter dem Traktor 12 vor
der Bohle 20 ansammeln, was somit einen höheren Haufen
zur Folge hat. Wenn die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
im Vergleich zur Pflastermaschinengeschwindigkeit niedrig ist, dann
kann das Pflastermaterial über eine
längere
Ausdehnung der Pflasteroberfläche 26 verteilt
werden, was einen niedrigeren Haufen zur Folge hat.
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Die
Geschwindigkeit von jeder Fördereinrichtung
kann unabhängig
variabel sein. Das unabhängige
Variieren der Geschwindigkeit der Fördereinrichtungen 54 kann
eine Vergrößerung oder
Verringerung der Haufenhöhe
zu einer Seite der Pflastermaschine 10 oder zur anderen
ermöglichen.
Dieses Merkmal kann verwendet werden, um einen unbeabsichtigt schrägen Haufen
auszugleichen, oder um einen absichtlich schrägen Haufen zu erzeugen.
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Die
Bohle 20 kann den Haufen 56 gleichmäßig verteilen
und das Pflastermaterial zu einer Matte 24 auf der Pflasteroberfläche 26 verdichten.
Die Bohle 20 ist in den Figuren als eine schwimmende Bohle bzw.
Abziehbohle gezeigt. Jedoch kann die Bohle 20 irgendeine
Art einer Bohle für
irgendeine Art von Pflastermaterial sein. Die Bohle 20 kann
an dem Traktor 12 an Zugpunkten 60 durch Zugarme 22 angebracht
sein. Die Höhe
der Bohle 20 kann durch Anheben und/oder Absenken der Zugarme 22 an
Zugpunkten 60 mit Bohlenhöhenbetätigungsvorrichtungen 62 eingestellt
werden. Die Bohlenhöhenbetätigungsvorrichtungen 62 können irgendwelche
geeigneten Betätigungsvorrichtungen
sein, wie beispielsweise Hydraulikzylinder. Wenn die Pflastermaschine 10 in
Bewegung ist, kann die Bohle 20 auf einer Schicht von Pflastermaterial
auf einer im We sentlichen konsistenten Höhe relativ zur Höhe der Zugarme 22 an
den Zugpunkten 60 schwimmen.
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Die
Bohle 20 kann Förderschnecken 28 aufweisen,
um Haufen 56 gleichmäßig unter
der Bohle 20 zu verteilen. Obwohl die Figuren nur eine
Förderschnecke 28 zeigen,
kann die Pflastermaschine 10 eine einzige Förderschnecke
oder irgendeine Anzahl von Förderschnecken
haben. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann die Pflastermaschine 10 zwei
Förderschnecken 28 haben,
die Ende an Ende ausgerichtet sein können und quer innerhalb der Bohle 20 gelegen
sein können.
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Jede
Förderschnecke 28 kann
unabhängig gesteuert
werden, um die Ausgabe der Pflastermaschine 10 zu steuern.
Unterschiedliche Einstellungen der Förderschnecke können verwendet
werden, um Unausgeglichenheiten bei der Lieferung des Pflastermaterials
zur Bohle zu kompensieren, oder um sogar erwünschte Unausgeglichenheiten
bei der Ausgabe der Pflastermaschine 10 zu erzeugen.
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Die
Drehzahl von jeder Förderschnecke 28 kann
unabhängig
variabel sein. Wenn beispielsweise mehr Pflastermaterial durch eine
Fördereinrichtung transportiert
wird als durch eine andere, wird der Haufen 56 zu einer
Seite der Maschine höher
sein. Die Vergrößerung der
Förderschneckendrehzahl
auf der Seite der Pflastermaschine 10 mit dem höheren Haufen
kann die abgeschrägte
Haufenhöhe
durch gleichmäßige Verteilung
des Pflastermaterials korrigieren.
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Die
Höhe der
Förderschnecken 28 kann auch
eingestellt werden. Die Förderschneckenhöhe kann
eingestellt werden, um die Förderschnecken 28 auf
der richtigen Höhe
zu positionieren, um ausreichend den Haufen 56 zu verteilen.
Nach der Verteilung des Pflastermaterials kann die Bohle 20 das Pflastermaterial
zu der Matte 24 glätten
und verdichten. Wenn die Förderschnecken 28 zu
hoch sind, kann der Haufen 56 nicht ausreichend verteilt
werden, und die Bohle 20 kann ihn nicht vollständig glatt machen.
Wenn die Förderschnecken 28 zu
niedrig sind, können
sie das Pflastermaterial zerreißen,
so dass es nicht aus reichend Material für die Bohle 20 zur
Glättung
und Verdichtung auf der Höhe
geben kann, in der die Bohle 20 eingestellt sein kann.
Nachdem der Haufen 56 gleichmäßig verteilt worden ist, kann
die Bohle 20 die Pflasterung zu der Matte 24 glätten und
verdichten. Nachdem die Bohle 20 die Matte 24 ausgelegt
hat, kann eine Walzenmaschine getrennt von der Pflastermaschine 10 verwendet werden,
um eine zusätzliche
Verdichtung der Matte 24 vorzusehen.
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Die
Pflastermaschine 10 kann einen Sensorrahmen 30 aufweisen,
der starr an der Bohle 20 und/oder an den Zugarmen 22 angebracht
ist. Der Sensorrahmen 30 kann auf einem Niveau oder auf
einem festen Winkel mit Bezug zu der Bohle 20 gehalten
werden. Der Sensorrahmen 30 kann Mittel aufweisen, um Höhenmessungen
auszuführen,
wie beispielsweise Höhenmessungen
zur Messung der Distanz (d.h. der Höhe) vom Boden zu jedem Sensor. Der
Sensorrahmen 30 kann auch Temperatursensoren aufweisen,
um die Temperatur der Matte 24 zu messen. Der Sensorrahmen 30 kann
vordere Höhensensoren 32,
hintere Höhensensoren 34,
rechte Höhensensoren 36,
linke Höhensensoren 38 und
hintere Temperatursensoren 40 aufweisen. Die Höhensensoren
können
irgendeine Art eines Sensors sein, die eine Distanz zu einer Oberfläche bestimmen kann.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel können die
Höhensensoren
nicht berührende
Distanzsensoren sein, wie beispielsweise Lasersensoren oder Schallsensoren.
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3 bildet
ein Blockdiagramm ab, welches Komponenten des gegenwärtig offenbarten
Steuersystems darstellt, welche vordere Höhensensoren 32, hintere
Höhensensoren 34,
rechte Seitenhöhensensoren 36,
linke Seitenhöhensensoren 38 genauso
wie hintere Temperatursensoren 40 und einen Pflastermaschinengeschwindigkeitssensor 64 aufweisen.
Das Steuersystem kann auch eine Steuervorrichtung 50, eine
Anwenderschnittstelle 52 und Pflasterfunktionskomponenten
aufweisen, die von der Steuervorrichtung 50 gesteuert werden,
wie beispielsweise Bohlenhöhenbetätigungsvorrichtungen 62,
Fördereinrichtungsmotoren 66,
eine Schneckenhöhenbetätigungsvorrichtung 68 und
Schneckenmotoren 70.
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Die
Anwenderschnittstelle 52 kann an irgendeiner geeigneten
Stelle an der Pflastermaschine 10 gelegen sein. Die Anwenderschnittstelle 52 kann an
der Bedienerstation 42 gelegen sein, wo sie in der Konsole 46 auf
dem Podest 48 eingebaut sein kann. Alternativ kann die
Anwenderschnittstelle 52 an einer unteren Position 72 gelegen
sein (siehe 1), um für Anwender zugänglich zu
sein, die auf dem Boden stehen können.
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Die
Anwenderschnittstelle 52 kann eine Eingabevorrichtung 74 aufweisen,
um die Einstellungen der Pflastermaschine 10 zu verändern. Die
Eingabevorrichtung 74 kann irgendeine Art einer Eingabevorrichtung
sein, die Tastenfelder, berührungsempfindliche
Bildschirme, Wählschalter,
Knöpfe,
Räder usw. aufweist.
Die Eingabevorrichtung 74 kann mehr als eine Eingabevorrichtung
aufweisen, wie beispielsweise eine Reihe von Knöpfen. Die Eingabevorrichtung 74 kann
mit der Steuervorrichtung 50 verbunden sein, um die Einstellungen
der Pflastermaschine 10 zu verändern. Solche Einstellungen
können
die Pflastermaschinengeschwindigkeit, die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit,
die Förderschneckendrehzahl,
die Bohlenhöhe,
die Förderschneckenhöhe und andere
Einstellungen aufweisen, die verändert
werden sollen. Ein Bediener kann jede Einstellung von einem vorbestimmten
Bereich von Werten auswählen.
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Zusätzlich können einige
Einstellungen miteinander verbunden sein. Beispielsweise können die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
und die Schneckengedrehzahl verbunden sein, so dass das Verhältnis zwischen
den zwei Geschwindigkeiten gleich bleibt (beispielsweise kann die
Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
immer die Hälfte
der Schneckengeschwindigkeit bzw. Schneckendrehzahl sein). Dieses Verhältnis kann
auch von einem Bediener eingestellt werden. Die Bohlenhöhe und die
Schneckenhöhe können auch
miteinander in der gleichen Weise verbunden sein.
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Diese
Einstellungen können
direkt mit der Eingabevorrichtung 74 verbunden sein. Beispielsweise
kann die Anwenderschnittstelle 52 eine Eingabevorrichtung
der Wähl-Bauart
aufweisen, und zwar insbesondere um die Einstellung für die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
einzustellen. Alternativ oder zusätzlich können diese Einstellungen indirekt mit
der Eingabevorrichtung 74 verbunden sein. Beispielsweise
kann die Anwenderschnittstelle 52 einen Eingabewählschalter
insbesondere zur Einstellung einer erwünschten Ausgabe einer Pflastermaschinenfunktion
aufweisen, wie beispielsweise die Haufenhöhe. Durch Auswahl einer speziellen
Haufenhöhe
könnte
die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
automatisch auf einen Wert eingestellt werden, der, bei einer gegebenen
Pflastermaschinengeschwindigkeit, die erwünschte Haufenhöhe erzeugen
würde.
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Die
Anwenderschnittstelle 52 kann auch eine Anzeige 76 aufweisen.
Die Anzeige 76 kann irgendeine Art einer Anzeige sein,
die geeignet ist, um Informationen für einen Anwender der Pflastermaschine 10 zu
zeigen. Beispielsweise kann die Anzeige 76 ein Schirmmonitor
sein, wie beispielsweise eine Katodenstrahlröhre (CRT = cathode ray tube),
eine Flüssigkristallanzeige
(LCD), ein Plasmaschirm oder ein berührungsempfindlicher Bildschirm,
wie in Verbindung mit der Eingabevorrichtung 74 oben besprochen
wurde. Die Anzeige 76 könnte
auch eine oder mehrere einfache Digitalzahlenanzeigen aufweisen. Die
Anzeige 76 könnte
auch eine oder mehrere analoge Messvorrichtungen aufweisen.
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Die
Pflastermaschine 10 kann Mittel aufweisen, um Höhenmessungen
aufzuzeichnen, um Durchschnitte aus Höhenmessungen zu bilden, um die
Dicke und/oder Glätte
einer Matte zu bestimmen, genauso wie die Ausgabe der Pflastermaschine.
Solche Mittel können
eine Steuervorrichtung sein, wie beispielsweise die Steuervorrichtung 50.
Die Steuervorrichtung 50 kann Informationen von den vorderen Höhensensoren 32,
von den hinteren Höhensensoren 34,
von den rechten Höhensensoren 36,
von den linken Höhensensoren 38,
von den hinteren Temperatursensoren 40, von dem Pflastermaschinengeschwindigkeitssensor 64,
von der Eingabevorrichtung 74 und von irgendeiner anderen
Quelle von Informationen aufnehmen, die zu verarbeiten oder anzuzeigen
sind. Die Steuervorrichtung 50 kann Signale an die Anzeige 76 zur
Anzeige von Einstellungen senden, genauso wie Informationen, die
von den Sensoren an der Pflastermaschine 10 aufgezeichnet wurden,
die oben aufgelistet wurde. Die Steuervorrichtung 50 kann
auch Signale an Pflasterfunktionskomponenten senden, um Einstellungen
von diesen Komponenten zu steuern.
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Die
Steuervorrichtung 50 kann konfiguriert sein, um Pflasterausgabedaten
zu bestimmen, wie beispielsweise die Dicke einer Matte, die Glätte einer Matte,
die Temperatur der Matte, die Höhe
der Matte und eine Querneigung der Matte, und zwar aus Informationen,
die sie aufnimmt. Die Steuervorrichtung 50 kann auch konfiguriert
sein, um Pflasterfunktionskomponenten der Pflastermaschine 10 basierend
auf diesen bestimmten Daten zu steuern. Diese Komponenten können beispielsweise
die Bohlenhöhenbetätigungsvorrichtungen 62,
die Fördereinrichtungsmotoren 66,
die Schneckenhöhenbetätigungsvorrichtung 68 und
die Schneckenmotoren 70 aufweisen.
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4 sieht
eine Draufsicht der Pflastermaschine 10 vor. 4 zeigt
die Fördereinrichtungen 54 in
dem Fülltrichter 18. 4 zeigt
auch die Tragglieder 78, die den Sensorrahmen 30 an
dem Schild 20 und den Zugarmen 22 anbringen.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Das
offenbarte Steuersystem kann verwendet werden, um die Ausgabe von
Pflastermaschinen zu überwachen
und/oder zu steuern. Die Überwachung
der Ausgabe der Pflastermaschine kann die Genauigkeit und die Leistung
der gepflasterten Oberflächen
verbessern, genauso wie unnötige
Kosten reduzieren. Eine automatische Steuerung der Pflastermaschinenfunktionen
kann auch die Genauigkeit und die Leistung der gepflasterten Oberflächen verbessern
und kann zusätzlich
den Wirkungsgrad verbessern, während
sie Bedienern mit weniger Erfahrung und/oder einem geringeren Ausbildungsniveau
ermöglicht,
qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erreichen. Diese Vorteile des
offenbarten Steuersystems können
mit irgendeiner Art einer Pflastermaschine für irgendeine Art von Pflastermaterialien
verwirklicht werden.
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Die
Menge des Pflastermaterials, die für einen speziellen Auftrag
erforderlich ist, wird zuvor durch Multiplizieren der erwünschten
Dicke des Pflasters mit der Landfläche bestimmt, die zu pflastern
ist, wodurch somit ein Volumen von Material berechnet wird. Das
Volumen wird in ein Gewicht umgewandelt, und zwar durch Multiplikation
der bekannten Dichte des speziellen erwünschten Pflastermaterials mit
dem berechneten Volumen.
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Die
Materialmenge oder "Ausgabe" einer Pflastermaschine
kann in einer ähnlichen
Weise bemessen werden. Die Ausgabe kann als ein Gewicht ausgedrückt werden
und kann berechnet werden durch Multiplikation der Dicke der Matte
des ausgelegten Pflastermaterials mit der Breite der Matte und der
Distanz, die gepflastert worden ist. Das Multiplizieren dieser drei
Werte kann ein Volumen von Material berechnen, welches mit der bekannten
Dichte des Pflastermaterials multipliziert werden kann, um das Gewicht
des Pflastermaterials zu berechnen, das ausgelegt worden ist. Die
Ausgabe, ausgedrückt
als Gewicht (YW) kann durch die folgende
Formel berechnet werden, wobei T die Dicke der Matte des ausgelegten
Pflastermaterials darstellt, wobei W die Breite der Matte darstellt,
wobei D die Distanz darstellt, über
die die Matte ausgelegt worden ist, und wobei ρ die Dichte des Pflastermaterials
darstellt: YW = TWDρ
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Zusätzlich kann
die Ausgabe ausgedrückt werden
als eine Rate, mit der Material ausgelegt wird (beispielsweise Tonnen/Stunde),
und kann unter Verwendung der Abmessungen der Matte, der Dichte des
Pflastermaterials und der Geschwindigkeit der Pflastermaschine berechnet
werden. Die Ausgabe, ausgedrückt
als Rate (YR) kann durch die folgende Formel
berechnet werden, wobei T die Dicke der Matte des ausgelegten Pflastermaterials
darstellt, wobei W die Breite der Matte darstellt, wobei ρ die Dichte
des Pflastermaterials darstellt, und wobei S die Geschwindigkeit
der Pflastermaschine darstellt: YR =
TWρS
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Es
wird nun wiederum Bezug auf 4 genommen,
die die Anordnung der Höhen-
und Temperatursensoren um den Umfang der Pflastermaschine 10 herum
veranschaulicht. Die Höhensensoren
können
ihre eigene Höhe
mit Bezug zu einer Oberfläche unter
ihnen messen (beispielsweise den Boden oder die neu ausgelegte Matte).
Aufgrund ihrer Anordnung am Umfang können die Messungen, die von
jedem Sensor aufgenommen werden, mit Messungen verglichen werden,
die von einem Sensor an einer gegenüberliegenden Seite der Pflastermaschine 10 aufgenommen
werden, um Informationen bezüglich des
Betriebs und der Ausgabe der Pflastermaschine 10 zu bestimmen.
Diese Informationen können
es der Steuervorrichtung 50 ermöglichen, Funktionen der Pflastermaschine 10 zu
automatisieren, um ihre Genauigkeit und ihren Wirkungsgrad zu verbessern.
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Die
Steuervorrichtung 50 kann die Dicke der Matte durch Vergleich
der Messungen bestimmen, die von den vorderen Höhensensoren 32 aufgenommen
wurden, die zur Pflasteroberfläche 26 hin
messen können,
und zwar mit jenen, die von den hinteren Höhensensoren 34 aufgenommen
wurden, die zur Matte 24 hin messen.
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Die
Mattendicke kann bestimmt werden durch Berechnung der Differenz
der Höhe,
die durch die vorderen Höhensensoren 32 und
die hinteren Höhensensoren 34 bestimmt
wurden.
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Für eine verbesserte
Genauigkeit können
die Sätze
von Messungen, die von den vorderen Höhensensoren 32 und
den hinteren Höhensensoren 34 aufgenommen
wurden, an der gleichen Stelle oder an dem gleichen geographischen
Punkt aufgenommen werden. Das heißt, für einen gegebenen Satz von
Messungen kann die Messung des hinteren Höhensensors für eine Zeitperiode
nach der Messung des vorderen Höhensensors
verzögert
werden, so dass die Messung des hinteren Höhensensors aufgenommen wird,
wenn der hintere Höhensensor 34 an
dem geographischen Punkt an der Pflasteroberfläche 26 ankommt, wo
die Messung des vorderen Höhensensors
aufgenommen wurde. Die Geschwindigkeit der Pflastermaschine 10,
wie sie von dem Pflastermaschi nengeschwindigkeitssensor 64 überwacht
wurde, kann von der Steuervorrichtung 50 verwendet werden,
um die notwendige Verzögerung
zu bestimmen, um die Messungen an dem gleichen geographischen Punkt
aufzunehmen.
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Die
Steuervorrichtung 50 kann wiederholt die Dicke der Matte
berechnen, wenn eine neue Matte ausgelegt wird, wodurch somit die
Gleichförmigkeit der
Dicke über
eine Ausdehnung des gepflasterten Materials bestimmt wird. Zusätzlich kann
jeder der vorderen Höhensensoren 32 an
der Pflastermaschine mit entsprechenden hinteren Höhensensoren 34 ausgerichtet
sein, wie durch die gestrichelten Linien 80 gezeigt, was
somit Paare von Sensoren bildet. Durch Vergleich der Mattendicke,
die von jedem Paar von Sensoren gemessen wurde, kann die Steuervorrichtung 50 die
Dicke der Matte an mehr als einer Stelle über eine Matte von Pflastermaterial
bestimmen. Die Steuervorrichtung 50 kann auch konfiguriert
sein, um die Funktionen der Pflastermaschine 10 ansprechend
auf diese Dickenberechnungen zu steuern. Wenn die Steuervorrichtung 50 bestimmt, dass
die Matte auf einer Seite der Matte zu dick ist, kann die Steuervorrichtung 50 den
Fehler durch Einstellung von einer oder mehreren Einstellungen der Komponenten
auf einer Seite der Pflastermaschine 10 kompensieren, die
die Matte zu dick auslegt. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 50 den
Zugarm absenken und/oder die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
nur auf der Seite mit der dickeren Matte reduzieren, um die Mattendicke
nur auf dieser Seite zu reduzieren.
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Die
Glätte
der Matte kann auch durch das offenbarte Steuersystem überwacht
werden. Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um die Glätte entlang
der Matte durch Aufzeichnung von Höhenmessungen von den hinteren
Höhensensoren 34 in zeitgesteuerten
Intervallen zu bestimmen, und diese miteinander zu vergleichen.
Konsistentere Höhenmessungen
zeigen eine glattere Matte an. Zusätzlich kann die Steuervorrichtung 50 konfiguriert
sein, um die Glätte über die
Matte durch Vergleich von Höhenmessungen
der hinteren Sensoren miteinander zu bestimmen. Beispielsweise kann
die Steuervorrichtung 50 gleichzeitig Höhenmessungen von jedem hinteren
Sensor aufzeichnen. Die Steuervorrichtung 50 kann die Messungen
miteinander vergleichen. Wiederum zeigen konsi stentere Messungen
eine glattere Matte an. Die Steuervorrichtung 50 kann auch
konfiguriert sein, um die Funktionen der Pflastermaschine 10 ansprechend
auf diese Glättebestimmungen
zu steuern.
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Die
Pflastermaschine 10 kann auch mit einer automatischen Neigungssteuerung
ausgerichtet sein. Die automatische Neigungssteuerung kann automatisch
die Pflastermaschine 10 steuern, um eine Matte mit einer
speziellen Höhe
relativ zu einer Referenzoberfläche
zu erzeugen. Die Pflastermaschine 10 kann verschiedene
rechte Seitenhöhensensoren 36 und/oder
linke Seitenhöhensensoren 38 aufweisen,
die konfiguriert sind, um die Höhe
von einer Referenzoberfläche
zu messen, die seitlich von der Pflastermaschine beabstandet ist.
Die Referenzoberfläche
kann beispielsweise die Pflasteroberfläche 26 oder ein Bordstein
entlang einer Straße
sein, die von der Pflastermaschine 10 gepflastert wird.
Die Referenzfläche
kann auch eine zuvor ausgelegte Matte eines Pflasters sein, neben
der die Pflastermaschine 10 eine zusätzliche Matte anlegt (d.h.
die Oberflächen
der zwei Matten sollten auf der gleichen Höhe sein).
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Im
Betrieb können
Höhenmessungen,
die von den rechten Seitenhöhensensoren 36 und/oder den
linken Seitenhöhensensoren 38 aufgezeichnet wurden,
gemittelt werden, um die durchschnittliche Höhe der Referenzfläche zu bestimmen.
Messungsmittelwerte werden weniger fluktuieren als eine Reihe von
Messungen, die von einem einzigen Sensor gemacht wurden. Somit können die
Messungen gemittelt werden, um eine glattere Grundlinie vorzusehen,
von der Bezug auf die Höhe
der Matte zu nehmen ist.
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Zusätzlich kann
jeder der rechten Seitenhöhensensoren 36 an
der Pflastermaschine mit entsprechenden linken Seitenhöhensensoren 38 ausgerichtet
sein, wie von den gestrichelten Linien 82 gezeigt, um Paare
von Sensoren zu bilden. Durch Bestimmung der Höhe der Referenzflächen auf
beiden Seiten der Pflastermaschine 10 kann die Steuervorrichtung 50 die
Höhe über die
Matte hinweg steuern. Die Steuervorrichtung 50 kann unabhängig die
Höhe der
seitlichen Enden der Bohle 20 steuern, um eine Matte mit
einer Querneigung zu erzeu gen. D.h., die Bohle 20 kann
abgewinkelt werden, um eine Seite der Matte höher als die andere zu machen.
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Um
die Pflastertemperatur zu überwachen, kann
die Pflastermaschine 10 auch einen oder mehrere hintere
Temperatursensoren 40 aufweisen, die konfiguriert sind,
um eine Mattentemperatur hinter der Bohle 20 zu messen.
Die Steuervorrichtung 50 kann konfiguriert werden, um die
Gleichförmigkeit der
Mattentemperatur zu bestimmen, und zwar durch Vergleich der Temperaturen,
die von dem einen oder der Vielzahl von hinteren Temperatursensoren 40 aufgezeichnet
wurden. Die Steuervorrichtung 50 kann weiter konfiguriert
sein, um automatisch Einstellungen von einer oder mehreren Einstellungen der
Pflastermaschine einzuleiten, um eine gleichförmige Mattentemperatur aufrecht
zu erhalten. Diese Einstellungen können die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit,
die Förderschneckengeschwindigkeit und
die Förderschneckenhöhe aufweisen.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an dem offenbarten Pflastermaschinenausgabeüberwachungssystem
vorgenommen werden können, ohne
vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung
und aus einer praktischen Ausführung
der hier offenbarten Erfindung offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wobei ein wahrer Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche und
ihre äquivalenten
Ausführungen
gezeigt wird.