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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Steuern der Aufbringung von Flüssigkeit auf ein Material eines Substrats, das von einer Maschine bearbeitet wird, und insbesondere das Steuern eines Anteils an Flüssigkeit in bearbeitetem Material auf Grundlage der Arbeitstiefe und Fahrgeschwindigkeit der Maschine.
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Hintergrund
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Schleppfahrzeuge, die mit verschiedenen Arbeitsaufsätzen ausgestattet sind, Asphaltiermaschinen, Verdichter, Grader, Aufreißer und andere Typen von Maschinen werden verwendet, um Substratmaterial zu modifizieren oder ein Substrat für verschiedene Verwendungen vorzubereiten. Im Bereich des Belagseinbaus werden Maschinen, die in der Technik als Kaltfräsen bekannt sind, oft bei der Herstellung zur Verlegung einer neuen Decke aus Belagsmaterial verwendet, um eine obere Lage des alten Belagsmaterials zu entfernen. Eine Kaltfräse ist in der Regel mit einem Rotor ausgestattet, der das Belagsmaterial in Stücke bewältigbarer Größe aufbricht und das entfernte Belagsmaterial auf einen Lastwagen zur Entsorgung oder anderweitigen Verwendung, etwa als Füllmaterial, befördert.
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In den letzten Jahrzehnten ist das Interesse an der Verarbeitung und Verwendung des Belagsmaterials vor Ort gestiegen. Die meisten Menschen wissen, dass eingerissene, unebene und/oder mit Schlaglöchern versehene Straßen- und Parkplatzoberflächen unerwünscht sind. Auch die Wirtschaftlichkeit der Wiederverwendung von Belagsmaterial an Ort und Stelle, ohne es zu entfernen und woandershin zu transportieren, ist für die meisten nachvollziehbar. Sogenannte Recycler und Mischer werden weltweit immer häufiger eingesetzt, um ein neues Substrat als Träger einer neuen, den Verkehr tragenden Matte aus Belagsmaterial vorzubereiten. Im Allgemeinen bricht ein Recycler oder Kreiselmischer altes Belagsmaterial auf und mischt die Stücke des Belagsmaterials mit dem darunterliegenden Substrat, in der Regel Erde, um ein neues Substrat zu erzeugen, auf dem die neue, den Verkehr tragende Schicht etwa für eine Straße oder einen Parkplatz verlegt werden kann. Im Zusammenhang mit Recyclern und Kreiselmischern wurden bestimmte Herausforderungen beobachtet, um eine gewünschte Zusammensetzung des gemischten Materials zu erzielen, wenn es verarbeitet wurde. Das ebenfalls der Anmelderin gehörende
US-Patent Nr. 8,794,869 an Schlenker et al. betrifft einen Kreiselmischer mit einer Rotorkammer, die eine erste Oberfläche aufnimmt und eine recycelte Oberfläche erzeugt. Ein elektronisches Steuermodul ist mit einer Rotorkammer und einem Partikelsensor gekoppelt und stellt einen Grad der Zerkleinerung der recycelten Oberfläche gemäß einer Differenz zwischen einer erfassten Partikelgröße und einer gewünschten Partikelgröße ein.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt umfasst eine Maschine zur Verarbeitung von Material eines Substrats einen Rahmen und Laufwerkselemente, die mit dem Rahmen gekoppelt sind. Die Maschine umfasst des Weiteren einen Materialbearbeitungsmechanismus, der relativ zu dem Rahmen zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen beweglich ist, um das Material des Substrats mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Arbeitstiefen zu bearbeiten. Die Maschine umfasst auch einen Flüssigkeitszufuhrmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, eine Flüssigkeit auf das von dem Materialbearbeitungsmechanismus abzugeben, sowie ein Steuersystem zur Steuerung des Flüssigkeitszufuhrmechanismus. Das Steuersystem umfasst einen ersten Überwachungsmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, einen ersten Parameter zu überwachen, der auf eine Fahrgeschwindigkeit der Maschine hinweist, einen zweiten Überwachungsmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, einen zweiten Parameter zu überwachen, der auf eine Konfiguration der Vielzahl von Konfigurationen des Materialbearbeitungsmechanismus hinweist, sowie einen Steuerungsmechanismus. Der Steuerungsmechanismus ist mit dem Flüssigkeitszufuhrmechanismus gekoppelt und dazu ausgestaltet, einen Anteil der Flüssigkeit in dem von dem Materialbearbeitungsmechanismus bearbeiteten Material zumindest zum Teil zu steuern, indem eine Flüssigkeitsausgabe des Flüssigkeitszufuhrmechanismus auf Grundlage der Fahrgeschwindigkeit und der Konfiguration des Materialbearbeitungsmechanismus, auf die jeweils durch den ersten Parameter bzw. den zweiten Parameter hingewiesen wird, variiert wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst ein System zur Steuerung einer Menge an Flüssigkeit und Material eines Substrats, das durch eine Maschine bearbeitet wird, einen ersten Überwachungsmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, einen ersten Parameter zu überwachen, der auf eine Fahrgeschwindigkeit der Maschine hinweist, und einen zweiten Überwachungsmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, einen zweiten Parameter zu überwachen, der auf eine Konfiguration des Materialbearbeitungsmechanismus hinweist, wobei der Materialbearbeitungsmechanismus zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen beweglich ist, um das Material eines Substrats mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Arbeitstiefen zu bearbeiten. Das System umfasst noch weiter einen Steuerungsmechanismus, der jeweils mit dem ersten Überwachungsmechanismus und dem zweiten Überwachungsmechanismus gekoppelt und dazu ausgestaltet ist, einen Anteil an abgegebener Flüssigkeit in dem Material, das durch den Materialbearbeitungsmechanismus bearbeitet wird, zu steuern. Der Steuerungsmechanismus ist des Weiteren dazu ausgestaltet, den Anteil zumindest zum Teil dadurch zu steuern, dass er einen Steuerbefehl für einen Flüssigkeitszufuhrmechanismus erzeugt, der positioniert ist, um eine Flüssigkeit an ein von dem Materialbearbeitungsmechanismus bearbeitetes Material abzugeben, und wobei der Steuerbefehl auf der Fahrgeschwindigkeit und der Konfiguration des Materialbearbeitungsmechanismus basiert, auf die jeweils durch den ersten Parameter bzw. den zweiten Parameter hingewiesen wird.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zur Steuerung eines Anteils einer Flüssigkeit in Material eines Substrats, das von einer Maschine bearbeitet wird, das Betreiben der Maschine mit einer ersten Kombination aus Fahrgeschwindigkeit und Arbeitstiefe eines Materialbearbeitungsmechanismus der Maschine, und Abgeben einer Flüssigkeit auf das Material des Substrats, das von dem Materialbearbeitungsmechanismus bearbeitet wird, mit einer ersten Strömungsrate, um einen gewünschten Anteil der Flüssigkeit in dem Material nach der Bearbeitung zu erzeugen. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Betreiben der Maschine mit einer zweiten Kombination aus Fahrgeschwindigkeit und Arbeitstiefe des Materialbearbeitungsmechanismus, und Abgeben der Flüssigkeit auf das Material des Substrats, das von dem Materialbearbeitungsmechanismus bearbeitet wird, mit einer zweiten Strömungsrate, die sich von der ersten Strömungsrate unterscheidet, um einen gewünschten Anteil der Flüssigkeit in dem Material nach der Bearbeitung zu erzeugen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Seitenansicht einer Maschine gemäß einer Ausführungsform;
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2 ist eine schematische Ansicht von Teilen der Maschine von 1;
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3 ist ein Computer-Blockdiagramm gemäß einer Ausführungsform; und
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4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung
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Unter Bezugnahme auf 1 ist dort eine Maschine 10 zur Bearbeitung von Material eines Substrats dargestellt. Wie hierin noch weiter beschrieben, kann das Material des Substrats eine Kombination des Belagsmaterials mit Asphalt und Zuschlagstoffen oder ein unter dem Belagsmaterial liegendes Material sein, das Erde, Kies und/oder ggf. andere Materialien umfassen kann. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf einen bestimmten Typ oder eine bestimmte Zusammensetzung des bearbeiteten Materials beschränkt, jedoch stellen Belagsmaterial und Erde, die miteinander gemischt werden sollen, eine praktische Implementierungsstrategie dar. Die Maschine 10 kann einen Rahmen 12 mit einem vorderen Satz von Laufwerkselementen 14 und einem hinteren Satz von Laufwerkselementen 16, die mit dem Rahmen 12 gekoppelt sind, umfassen. In der illustrierten Ausführungsform können die Laufwerkselemente 14 und 16 mit dem Boden in Eingriff stehende Räder umfassen. Ein Materialbearbeitungsmechanismus 20 (im Folgenden Mechanismus 20) ist relativ zu dem Rahmen 12 zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen beweglich, um das Material des Substrats mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Arbeitstiefen zu bearbeiten. Die Maschine 10 kann des Weiteren eine Kabine 18 umfassen, die von dem Rahmen 12 getragen wird und darin Bedienersteuerungen umfasst, von denen einige im Folgenden noch beschrieben werden. In einigen Ausführungsformen können die Maschine 10 eine offene Bedienerplattform umfassen, oder könnte ggf. sogar eine autonome Maschine sein. Der Mechanismus 20 kann einen Rotor 22 umfassen, der innerhalb eines Gehäuses 24 positioniert ist, das vertikal unterhalb des Rahmens 12 zwischen dem vorderen Satz von Laufwerkselementen 14 und dem hinteren Satz von Laufwerkselementen 16 getragen wird. Die Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen des Mechanismus 20 kann eine erste vertikale Stellung relativ zu dem Rahmen 12, in der der Rotor 22 positioniert ist, um Material des Substrats mit einer ersten Arbeitstiefe zu bearbeiten, und eine zweite vertikale Stellung relativ zu dem Rahmen 12 umfassen, in der der Rotor 22 positioniert ist, um Material des Substrats mit einer zweiten Arbeitstiefe zu bearbeiten. Die Maschine 10 umfasst des Weiteren ein Flüssigkeitsaufbringungssystem 29, das einen Flüssigkeitszufuhrmechanismus 30 umfasst, der dazu ausgestaltet ist, eine Flüssigkeit auf das Material abzugeben, das durch den Mechanismus 20 bearbeitet wird. Der Flüssigkeitszufuhrmechanismus 30 (im Folgenden Mechanismus 30) kann einen Tank 32 (vom Rahmen 12 getragen oder daran vorgesehen), eine Pumpe 34, und eine Sprühvorrichtung 36 umfassen, die positioniert ist, um eine Flüssigkeit, die durch den Tank 32 geliefert wird, auf das von dem Mechanismus 20 bearbeitete Material auf eine Weise aufzusprühen, die im Folgenden noch erläutert wird. Wie oben angemerkt kann der Mechanismus 20 und insbesondere der Rotor 22 vertikal zwischen einer voll angehobenen Stellung und einer Vielzahl von abgesenkten Stellungen einstellbar sein, um eine Arbeitstiefe des Mechanismus 20 relativ zu einem Substrat zu variieren. Ein oder mehrere Stellglieder 26 können zur vertikalen Einstellung des Rotors 22 und/oder anderer Komponenten des Mechanismus 20 vorgesehen sein. Ein Tragbalken 28 kann vorgesehen sein, um den Mechanismus 20 an jeder seiner vertikalen Stellungen zu tragen. In noch anderen Ausführungsformen könnte ein Materialbearbeitungsmechanismus mit Ähnlichkeiten zu dem Mechanismus 20 auf andere Weise oder an einer anderen Position montiert sein oder überhaupt einem anderen Typ von Maschine zugeordnet sein. Während die Maschine 10 also ein Kreiselmischer eines generischen Typs sein kann, der von der Inhaberin der vorliegenden Patentanmeldung hergestellt wird, ist die Offenbarung nicht darauf beschränkt. Der Mechanismus 20 könnte in alternativen Implementierungen ggf. sogar eine geschleppte Vorrichtung sein. Die durch den Flüssigkeitszufuhrmechanismus 30 abgegebene Flüssigkeit kann Wasser sein, oder eine beliebige einer Reihe von im Handel verfügbaren Emulsionen, die zum Beispiel Wasser und ein Schmiermittel und/oder Asphalt und einen Emulgator umfassen, mit dem Zweck, den Flüssigkeitsgehalt eines Materials des Substrats während der Bearbeitung durch den Mechanismus 20 zu erhöhen. Der Fachmann ist mit der Abwandlung bestimmter Eigenschaften von Erde und dergleichen in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt oder dem Gehalt einer anderen Flüssigkeit vertraut. Zwischen den verschiedenen Bodentypen kann der gewünschte oder optimale Flüssigkeitsgehalt zur Verdichtung und die darauf folgende Funktion als Trägersubstrat für den Belagseinbau variieren. Zum Beispiel wurde beobachtet, dass sandige Böden, lehmige Böden und Böden mit hohem Anteil an organischem Material unterschiedlich auf den Verdichtungsaufwand ansprechen. Herkömmliche Praktiken zur Einstellung oder Steuerung des Feuchtigkeitsgehalts umfassen manuelle Berechnungen, Konsultation externer Ressourcen und die Bewertung durch den Fachmann, oder einfach Versuch und Irrtum. Wie aus der folgenden Beschreibung zu ersehen ist, stellt die vorliegende Offenbarung Techniken zur autonomen Steuerung von Vorrichtungen der Maschine 10 bereit, nämlich des Mechanismus 30 zur Steuerung der Abgabe von Flüssigkeit an Material, das durch den Mechanismus 20 bearbeitet wird, auf eine Weise, die als vorteilhaft im Vergleich zu herkömmlichen Strategien angesehen wird.
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Zu diesem Zweck umfasst die Maschine 10 des Weiteren ein Steuersystem 40 für den Flüssigkeitszufuhrmechanismus 30, das einen erste Überwachungsmechanismus 42 umfasst, der dazu ausgestaltet ist, einen ersten Parameter zu überwachen, der auf eine Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10 hinweist. Der erste Überwachungsmechanismus 42 (im Folgenden Mechanismus 42) kann einen Raddrehzahlsensor, einen GPS-Empfänger, Bodenradar oder einen beliebigen anderen geeigneten Mechanismus zur direkten oder indirekten Bestimmung oder Abschätzung einer Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10 umfassen. Das Steuersystem 40 umfasst des Weiteren einen zweiten Überwachungsmechanismus 44, der dazu ausgestaltet ist, einen zweiten Parameter zu überwachen, der auf die Konfiguration des Mechanismus 20 hinweist. Wie oben erläutert kann die Konfiguration des Mechanismus 20 eine vertikale Stellung umfassen. Dementsprechend könnte der zweite Überwachungsmechanismus 44 (im Folgenden Mechanismus 44) einen Stellungssensor umfassen, der so gekoppelt oder positioniert ist, um das Stellglied 26, den Riegel 28, oder andere Merkmale des Mechanismus 20 zu überwachen, die sich vertikal bewegen, wenn die Arbeitstiefe eingestellt wird. Das Steuersystem 40 umfasst noch weiter einen Steuerungsmechanismus 46, der mit dem Mechanismus 42 und dem Mechanismus 44 gekoppelt und aufgebaut sein kann, um zum Beispiel Daten von dem Mechanismus 42 und dem Mechanismus 44 zu empfangen, oder den Mechanismus 42 und den Mechanismus 44 abzufragen. Durch die vorliegende Beschreibung soll keine bestimmte Konfiguration oder Strategie festgelegt werden, durch die der Steuerungsmechanismus 46 Daten von dem Mechanismus 42 und dem Mechanismus 44 empfängt. Der Steuerungsmechanismus 46 kann einen Computer mit zumindest einem Datenprozessor, und Computerspeicher zum Speichern geeigneter Programmanweisungen zur Ausführung umfassen, um die verschiedenen Funktionen des Steuersystem 40 wie hierin beschrieben auszuführen. Der Steuerungsmechanismus 46 könnte auch mit einer Benutzereingabevorrichtung, etwa einer Berührungsbildschirmanzeige 48 gekoppelt sein, die zum Beispiel in der Bedienerkabine 18 positioniert ist. Wie hierin noch erläutert wird, kann eine Bedienperson verschiedene Parameterwerte eingeben, wie die lokale Bodenfeuchtigkeit oder die Feuchtigkeit eines anderen Substrats, und die Funktionalität des Steuersystems 40 zwischen zwei oder mehr unterschiedlichen verfügbaren Betriebsmodi steuern.
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Der Steuerungsmechanismus 46 ist mit dem Flüssigkeitszufuhrmechanismus 30 gekoppelt und dazu ausgestaltet, den Anteil der abgegebenen Flüssigkeit in dem Material, das von dem Mechanismus 20 bearbeitet wird, zu steuern. Der Steuerungsmechanismus 46 steuert den Anteil zumindest zum Teil dadurch, dass er eine Flüssigkeitsausgabe des Mechanismus 30 auf Grundlage der Fahrgeschwindigkeit und der Konfiguration des Mechanismus 20 variiert, auf die jeweils durch den ersten Parameter bzw. den zweiten Parameter hingewiesen wird. Es wird daran erinnert, dass die Konfiguration des Mechanismus 20 eine Arbeitstiefe definiert. Die Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10 bestimmt die Rate, mit welcher der Mechanismus 20 durch Material des Substrats, auf dem die Maschine 10 fährt, vorwärts bewegt wird. Dementsprechend wird klar sein, dass eine Kombination aus Arbeitstiefe und Fahrgeschwindigkeit eine Rate bestimmt, mit der das Material durch die Maschine 10 bearbeitet wird. Eine Art, dieses Phänomen visuell darzustellen, ist ein vertikaler Fußabdruck des Kontakts zwischen Rotor und Material, der mit der Arbeitstiefe variiert und sich durch das Material mit einer variablen Rate vorwärts bewegt. Dementsprechend bestimmen diese Faktoren zusammen, wie viel Material in einer gegebenen Zeit von dem Mechanismus 20 bearbeitet wird, und die vorliegende Offenbarung spiegelt die Einsicht wieder, dass das Abgeben von Flüssigkeit auf Grundlage dieser Faktoren gesteuert werden kann, um einen gewünschten Anteil an Flüssigkeit in dem bearbeiteten Material zu erzeugen. Da das Material, das von dem Mechanismus 20 noch nicht bearbeitet worden ist, zumindest einen bestimmten Feuchtigkeitsgehalt aufweisen wird, wird es im Allgemeinen wünschenswert sein, die lokalen Bedingungen der Bodenfeuchtigkeit zu bestimmen oder Informationen über die lokalen Bedingungen einzuholen und diese Informationen vor oder vielleicht sogar während des Betriebs in das Steuersystem 40 einzugeben. Wie oben angemerkt, könnte ein Benutzer, etwa eine Bedienperson, diese Informationen manuell eingeben, obwohl auch Erfassungs-Ausrüstung verwendet werden könnte, um den Feuchtigkeitsgehalt autonom zu bestimmen und das Steuersystem 40 entsprechend für den Betrieb einzurichten.
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Nun auch bezugnehmend auf 2 werden dort zusätzliche Merkmale des Flüssigkeitsaufbringungssystems 29 etwas detaillierter dargestellt. In 2 ist der Rotor 22 so dargestellt, wie er mit einer ersten Arbeitstiefe 110 positioniert erscheinen könnte, um Material eines Substrats in der Art einer einzelnen Schicht des Belagsmaterials 130 auf einem darunterliegenden Material 140 wie etwa Erde, Kies etc., zu bearbeiten. Der Rotor 22 kann sich um eine Achse 100 drehen und eine der Vorwärtsbewegung der Maschine 10 entgegengesetzte Drehung erzeugen. Der Rotor 22 kann auch mit einer Vielzahl von Zähnen 23 oder dergleichen ausgestattet sein. Der Rotor 22 ist auch innerhalb einer durch das Gehäuse 24 gebildeten Kammer 60 positioniert dargestellt. Wie oben angemerkt kann der Mechanismus 30 eine Sprühvorrichtung 36 umfassen. Die Sprühvorrichtung 36 kann einen Sprühbalken 50 mit einer Vielzahl von Sprühdüsen 52 umfassen. Die Sprühdüsen 52 können sich durch das Gehäuse 24 erstrecken, in etwa wie dargestellt, um einen Sprühauslass 54 jeder Düse 52 innerhalb des Gehäuses 24 und somit der Kammer 60 zu positionieren. Ein Magnetventil 38 ist fluidmäßig zwischen dem Sprühbalken 50 und der Pumpe 34 positioniert dargestellt, um eine Absperrung der Flüssigkeitsströmung oder eine Herstellung der Flüssigkeitsströmung für den in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung stehenden und hierin weiter erläuterten Zweck bereitzustellen. Der Steuerungsmechanismus 46 kann mit dem Magnetventil 38 gekoppelt sein. In anderen Ausführungsformen könnte ein unterschiedlicher Typ eines elektrisch betätigten Ventils verwendet werden. Ebenfalls in 2 dargestellt ist ein weiteres Magnetventil 35, das mit der Pumpe 34 und auch mit dem Steuerungsmechanismus 46 gekoppelt ist. Während des Betriebs kann das System 30 verwendet werden, um Flüssigkeit, wie etwa Wasser oder Emulsion, bereitzustellen, um sie in die Kammer 60 zum Mischen mit Material einzusprühen, das innerhalb der Kammer 60 bearbeitet wird. Wenn der Rotor 22 auf eine andere Arbeitstiefe eingestellt wird, etwa durch Absenken des Rotors 22 auf eine größere Arbeitstiefe 120, und/oder wenn die Fahrgeschwindigkeit eingestellt wird, kann der Mechanismus 30 durch das Steuersystem 40 gesteuert werden, um die Flüssigkeitsabgabe einzustellen, etwa durch Erhöhen oder Verringern der Strömungsrate, um den gewünschten Anteil an Flüssigkeit in dem bearbeiteten Material beizubehalten. Wie oben vorgeschlagen, könnte der Feuchtigkeitsgehalt des bearbeiteten Materials in Echtzeit überwacht werden. Bestimmte Einstellung am Betrieb könnten daher in Echtzeit auf Grundlage einer Veränderung in der lokalen Bodenfeuchtigkeit oder dem Bodentyp für unterschiedliche Stellen in einem Arbeitsbereich vorgenommen werden. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der Mechanismus 30 so betrieben werden kann, dass er die Abgabe der Flüssigkeit stoppt, wenn die Maschine 10 stoppt oder unter eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit verlangsamt. Zu diesem Zweck kann der Steuerungsmechanismus 46 aufgebaut sein, um die Flüssigkeitsströmung an dem elektrisch betätigten Magnetventil 38 vorbei in Ansprechen auf eine Fahrgeschwindigkeit, auf die der erste Parameter hinweist, zumindest in bestimmten Fällen zu blockieren. In einer praktischen Implementierungsstrategie kann die Strömungsrate der Flüssigkeit durch oder von dem Mechanismus 30 durch Steuern der Pumpe 34 variiert werden. Dementsprechend kann der Steuerungsmechanismus 46 dazu ausgestaltet sein, den Anteil der abgegebenen Flüssigkeit in Material, das von dem Mechanismus 20 bearbeitet wird, zumindest zum Teil zu steuern, indem er einen Steuerbefehl für den Mechanismus 30 in der Form eines Pumpendrehzahlbefehls erzeugt. Die Pumpe 34 könnte einen Elektromotor einschließen oder damit gekoppelt sein, der eine einstellbare Drehzahl aufweist, um die Pumpendrehzahl und damit die Strömungsrate zu variieren.
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Der Steuerungsmechanismus 46 kann auch dazu ausgestaltet sein, die Flüssigkeitsströmungsrate zu berechnen, die den gewünschten Anteil an abgegebener Flüssigkeit und an durch den Mechanismus 20 bearbeitetem Material ergibt. In einer praktischen Implementierung umfasst der Anteil an abgegebener Flüssigkeit in dem durch den Mechanismus 20 bearbeiteten Material eine Flüssigkeit-Prozent-Dichte. Die Spezifikationen für verschiedene Bauprojekte, etwa den Bau von verkehrsführenden Bauten wie Straßen und Parkplätze, werden üblicherweise in Form einer spezifischen Feuchtigkeit oder einem anderen Flüssigkeits-Dichte-Prozentsatz angegeben. Die vorliegende Offenbarung zieht daher eine Konfiguration des Steuersystems 40 in Betracht, um den gewünschten Anteil an abgegebener Flüssigkeit auf eine Weise zu erzielen, die in Übereinstimmung mit typischen juristischen oder branchenüblichen Standards ist; die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und in anderen Ausführungsformen könnte auch eine Massen- bzw. Gewichtsangabe oder ggf. noch eine andere Art der Spezifikation verwendet werden. In jedem Fall stellt das Ausgeben eines Pumpenbefehls an die Pumpe 44 oder eine zugehörige Vorrichtung zum Variieren der Pumpendrehzahl eine praktische Implementierung dar. In anderen Fällen könnte zumindest die meiste Zeit über eine konstante Pumpendrehzahl beibehalten werden, wobei die überschüssige Flüssigkeitsströmung auf irgendeine Weise in den Tank 32 zurückgeführt wird. Es werden auch Ausführungsformen in Betracht gezogen, in denen die Sprühdüsen 52 unabhängig gesteuert werden können, entweder durch manuelle Einstellung oder durch elektrische Stellglieder oder dergleichen. Dementsprechend könnten während des Betriebs eine oder mehrere der Sprühdüsen 52 geschlossen werden. Der Steuerungsmechanismus 46 kann dazu ausgestaltet sein, die Verfügbarkeit oder Nichtverfügbarkeit bestimmter der Sprühdüsen 52 zu berücksichtigen, und daher die gewünschte Strömungsrate auf Grundlage einer Anzahl der Vielzahl von Sprühdüsen 52, die offen sind, zu bestimmen.
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In einer Ausführungsform kann der Steuerungsmechanismus
46 die gewünschte Strömungsrate durch die folgende Gleichung 1 bestimmen:
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Da die gewünschte Sprühwasser-Strömungsrate oder Sprühemulsions-Strömungsrate sich ständig mit der Fahrgeschwindigkeit und Rotortiefe ändern können, kann der Steuerungsmechanismus 46 so betrieben werden, dass er die gewünschte Strömungsrate mehr oder weniger kontinuierlich berechnet.
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Gleichung 1 ist nur eine beispielhafte Gleichung; es sollte daher klar sein, dass andere mathematische Kombinationen derselben oder unterschiedlichen Faktoren von dem Steuerungsmechanismus
46 verwendet werden können, um die gewünschte Strömungsrate zu berechnen. Unter Bezugnahme auf
3 wird dort ein Blockdiagramm
200 dargestellt, in dem ein erster Block
245 die Berechnung der gewünschten Strömungsrate umfasst. Die Berechnung der gewünschten Strömungsrate kann auf der Grundlage einer Anzahl von festgelegten Eingaben erfolgen, die die Rotorbreite
215 und die Wasserdichte
230 umfassen. Ein Rotortiefen-Eingang
210 kann auf Grundlage des Werts des zugehörigen zweiten Parameters variieren, der von dem Überwachungsmechanismus
44 angegeben wird. Wie oben erläutert stellt auch eine Anzahl der offenen Düsen oder eine Anzahl der geschlossenen Düsen einen Eingang
220 dar, der variieren kann. Wie hierin beschrieben kann erwartungsgemäß auch ein Fahrgeschwindigkeits-Eingang
225 variieren. Zusätzliche Eingänge für die Berechnung in Block
245 können die Untergrund-Materialdichte
235 und die gewünschte Flüssigkeitsprozent-Bodendichte
240 sein, wobei die Eingänge
235 und
240 über eine Anzeige oder Bedienerschnittstelle
48 bereitgestellt werden (z. B. von einer Bedienperson der Maschine
10 eingegeben werden). Die Berechnung bei Block
245 kann eine Strömungsrate
250 gemäß der oben angeführten Gleichung erzeugen. Ein weiterer Block
255 umfasst die Bestimmung eines Pumpenbefehls, etwa mittels eines Kennfeldes. Eine Vielzahl von Pumpenbefehlen könnte einer Vielzahl von Pumpendrehzahlen entsprechen, wobei die Pumpenbefehle zum Beispiel auf Strömungsraten abgebildet sein könnten. So könnte, sobald eine gewünschte Strömungsrate bestimmt wurde, die ECU
42 den geeigneten Pumpenbefehl aus dem Kennfeld ermitteln, oder durch beliebige andere geeignete Mittel die geeignete Pumpendrehzahl ermitteln und einen geeigneten Pumpenbefehl bestimmen, um diese Pumpendrehzahl zu erzeugen. Anstelle eines Pumpenbefehls werden auch Ausführungsformen in Betracht gezogen, in denen Block
255 einen Ventilstellungsbefehl umfassen könnte. Block
255 erzeugt einen Steuerbefehl
260, einen elektrischen Strom, eine Spannung, etc. Die tatsächliche Wasser-Prozent-Bodendichte, oder analog auch für eine Emulsion, kann gemäß der folgenden Gleichung 2 berechnet werden:
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Wie oben erläutert gibt es bestimmte Bedingungen, unter denen das Sprühen von Wasser oder Emulsion ganz eingestellt wird. In zumindest manchen Fällen kann das Steuersystem 40 so ausgestaltet sein, dass die Maschine 10 in Bewegung sein muss, um überhaupt das Sprühen von Flüssigkeit zu aktivieren. Wenn zum Beispiel die Fahrgeschwindigkeit eine Schwellengeschwindigkeit (z. B. etwa 1,5 Meter pro Minute) übersteigt, könnte das System 29 aktiviert werden und aktiv bleiben, bis die Fahrgeschwindigkeit unter eine weitere Schwellengeschwindigkeit fällt (z. B. etwa 1 Meter pro Minute). Wenn die Fahrgeschwindigkeit ausreichend ist, kann die Pumpe 34 versuchen, die berechnete gewünschte Strömungsrate zu erreichen und beizubehalten, und das elektrisch betätigte Magnetventil 38 kann eingeschaltet gehalten werden. Der Pumpenbefehl kann kontinuierlich eingestellt werden, um die berechnete gewünschte Flüssigkeitsströmungsrate zu erreichen. Ohne ausreichende Fahrgeschwindigkeit können das elektrisch betätigte Magnetventil 38 und der Elektromagnet 35 beide ausgeschaltet bleiben. Wie hierin erläutert wird jedoch eine Reihe von unterschiedlichen Alternativen für diese allgemeine Steuerungsstrategie in Betracht gezogen.
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Nun auch bezugnehmend auf 4 ist dort ein Flussdiagramm 300 dargestellt, das bestimmte Aspekte des Betriebs und der Steuerung der Maschine 10 auf die hierin beschriebene Weise veranschaulicht. Bei Block 310 ist der autonome Dichtemodus EIN, was bedeutet, dass eine Bedienperson die autonome Steuerung der Bodenfeuchtigkeit wie hierin beschrieben ausgewählt hat. Von diesem Punkt aus kann die Logik zu Block 320 fortschreiten, um abzufragen, ob die Maschinenbedingungen für das Sprühen geeignet sind. Die Bestimmung bei Block 320 kann bedeuten, dass eine Überprüfung vorgenommen wird, ob die Bedingungen ungünstig für das Sprühen von Flüssigkeit sind, etwa, dass die Maschine angehalten hat, die Flüssigkeitszufuhr entleert ist, ein mechanischer Fehler vorliegt, oder noch andere ungünstige Bedingungen für das Sprühen. Wenn nicht, könnte die Logik von Block 320 in einer Schleife zurückkehren, oder einfach terminieren. Wenn ja, kann die Logik zu Block 330 fortschreiten, um die gewünschte Strömungsrate für die aktuell beobachtete Kombination aus Fahrgeschwindigkeit und Arbeitstiefe zu berechnen. Wie hierin erläutert, kann die Maschine 10 zu jedem gegebenen Zeitpunkt in einem Zustand betrieben werden, der als eine erste Kombination aus Fahrgeschwindigkeit und Arbeitstiefe des Mechanismus 20 angesehen wird. Flüssigkeit kann auf das Material des Substrats, das durch den Mechanismus 20 bearbeitet wird, mit einer ersten Strömungsrate abgegeben werden, um einen gewünschten Anteil der Flüssigkeit in dem Material nach der Bearbeitung zu erzeugen. Von Block 330 aus kann die Logik zu Block 340 fortschreiten, um einen Steuerbefehl für die gewünschte Strömungsrate zu bestimmen, wie hierin beschrieben. Von Block 340 aus kann die Logik zu Block 350 fortschreiten, um den bestimmten Steuerbefehl auszugeben, und könnte dann in einer Schleife zurückkehren oder terminieren. Wenn die Logik des Flussdiagramms 300 erneut ausgeführt wird, könnte die Maschine 10 in einem Zustand betrieben werden, der als eine zweite Kombination aus Fahrgeschwindigkeit und Arbeitstiefe des Mechanismus 20 angesehen wird. Dementsprechend kann die darauf folgende Ausführung der Logik des Flussdiagramms 300 dazu führen, dass die Flüssigkeit auf das Material des Substrats, das durch den Mechanismus 20 bearbeitet wird, mit einer zweiten Strömungsrate abgegeben wird, die sich von der ersten Strömungsrate unterscheidet, um den gewünschten Anteil der Flüssigkeit in dem Material nach der Bearbeitung zu erzielen.
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Es sollte klar sein, dass die Faktoren der Fahrgeschwindigkeit und Arbeitstiefe sich separat oder parallel ändern können. Mit anderen Worten könnte das Steuersystem 40 arbeiten, um eine erste Strömungsrate auf Grundlage einer ersten Fahrgeschwindigkeit und einer ersten Arbeitstiefe zu berechnen, und in der Folge eine zweite Strömungsrate auf Grundlage einer zweiten Fahrgeschwindigkeit, die sich von der ersten Fahrgeschwindigkeit unterscheidet, und einer zweiten Arbeitstiefe, die sich von der ersten Arbeitstiefe unterscheidet, zu berechnen. Alternativ könnte jeweils eine erste Strömungsrate und eine zweite Strömungsrate auf Grundlage nur eines der Parameter Fahrgeschwindigkeit und Arbeitstiefe berechnet werden, die sich zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt verändern. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Fahrgeschwindigkeit zu- oder abnehmen könnte, während die Arbeitstiefe sich vergrößert oder verringert, so dass dieselbe Strömungsrate verwendet werden könnte, um den gewünschten Anteil an Flüssigkeit in beiden Fällen zu erzeugen, obwohl sich beide Parameter geändert haben. Pumpen- und Drehzahlsteuerbefehle oder Ventilstellungsbefehle könnten die gewünschten Änderungen im Flüssigkeitsaufbringungssystem 29 herbeiführen.
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Die vorliegende Beschreibung dient rein dem Zweck der Darstellung und sollte nicht dahingehend verstanden werden, dass sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einschränkt. Dem Fachmann wird klar sein, dass verschiedene Abwandlungen der hierin offenbarten Ausführungsformen gemacht werden können, ohne vom vollen und fairen Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Andere Aspekte, Merkmale und Vorteile werden bei Prüfung der beigefügten Zeichnungen und der folgenden Ansprüche klar werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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