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Technisches Gebiet
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Diese Offenbarung betrifft allgemein Straßenbaumaschinen und insbesondere ein Stampfsystem mit variabler Amplitude und Frequenz.
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Hintergrund
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Straßenbaumaschinen werden verwendet, um eine Schicht eines Straßenbelags verhältnismäßig eben über einer gewünschten Oberfläche aufzubringen, zu verteilen und zu verdichten. Diese Maschinen werden in der Regel beim Bau von Straßen, Parkplätzen und anderen Verkehrsflächen verwendet, die eine glatte und haltbare Oberfläche benötigen.
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Im Allgemeinen umfasst eine Straßenbaumaschine einen Mischgutkübel zum Aufnehmen von Asphalt oder anderem Material, wie etwa Walzbeton (RCC = Roller Compacted Concrete (engl.)), von einem LKW und ein Beschickungssystem, um den Asphalt vom Mischgutkübel nach hinten zu befördern und auf einen Unterbau abzugeben. Mit einer Schnecke wird der Asphalt quer über den Unterbau vor mindestens einem Glättblech einer Glättbohlen-Baueinheit verteilt. Das Glättblech glättet das Asphaltmaterial, verdichtet es etwas und hinterlässt idealerweise einen Unterbau gleichbleibender Höhe und Ebenheit. Üblicherweise weist ein Schwarzdeckenfertiger mehrere Glättbleche auf, die separat beweglich sind, um verschiedenste Ausgestaltungen von Verkehrsflächen herzustellen.
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Die Glättbohlen-Baueinheit umfasst eine Stampferleisten-Baueinheit. Jedes Glättblech der Glättbohlen-Baueinheit weist eine Stampferleiste auf, die vor dem Hauptteil des Glättblechs positioniert ist und sich quer zur Fahrtrichtung der Straßenbaumaschine erstreckt, um das Einbaumaterial etwas zu verdichten, bevor es mit dem Glättblech bearbeitet wird. Die Stampferleiste ist ein langgestrecktes, im Allgemeinen rechtwinkliges Element mit einer im Allgemeinen ebenen Einbaumaterial-Anlagefläche entlang einem unteren Abschnitt davon, die am Einbaumaterial zur Anlage kommt. Die Stampferleiste ist derart gelagert, dass sie in hin- und hergehender Weise auf und ab beweglich ist, um auf die Oberfläche des Einbaumaterials aufzutreffen, nachdem es mittels der Schnecke abgelagert worden ist. Diese Auf- und Abwärtsbewegung der Stampferleiste kann durch einen Stampferleisten-Antriebsmechanismus bewirkt werden, der ein oder mehrere Stampferantriebselemente umfasst, die mit der Stampferleiste wirkverbunden sind. Die Stampferantriebselemente sind dafür ausgelegt, von einem oder mehreren exzentrischen Abschnitten einer Antriebswelle angetrieben zu werden.
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Derzeit bekannte Stampfsysteme weisen eine begrenzte Zahl möglicher Amplitudeneinstellungen auf. Die Einstellung erfolgt bei Stampfystemen des Standes der Technik manuell und besteht darin, einen Exzenterbund an der sich drehenden Antriebswelle derart einzustellen, dass die gewünschte Amplitudeneinstellung erzielt wird. Wenn die Amplitudeneinstellung verändert wird, ist eine nachgeordnete Höheneinstellung der Stampferleiste erforderlich, um den unteren Totpunkt (UT) im richtigen Abstand zum Glättblech zu halten, was mit einem zweiten manuellen Einstellvorgang verbunden ist. Das Einstellen der Amplitude der Stampfereinstellungen und der Höhe der Stampferleiste ist für jeden Abschnitt der Glättbohlen-Baueinheit erforderlich. Einfache Glättbohlen-Baueinheiten weisen üblicherweise vier Abschnitte auf, die vier separate Amplitudeneinstellungen und vier separate Höheneinstellungen der Stampferleiste erfordern.
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Kurzdarstellung
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Unter einem Aspekt beschreibt die vorliegende Offenbarung eine Straßenbaumaschine, die eine Glättbohlen-Baueinheit mit einem Bohlenrahmen und einem Glättblech aufweist. Das Glättblech ist mit dem Bohlenrahmen verbunden, wobei die Glättbohlen-Baueinheit in Bezug auf einen Rahmen der Straßenbaumaschine höhenverstellbar ist. Eine Stampferleisten-Baueinheit umfasst eine bewegliche Stampferleiste, die vor dem Glättblech in der Arbeitsrichtung der Straßenbaumaschine angeordnet ist, wobei sich die Stampferleisten-Baueinheit quer zur Arbeitsrichtung der Glättbohlen-Baueinheit erstreckt. Ein hydraulischer Aktor ist an den Bohlenrahmen und die Stampferleiste gekoppelt und ist dafür ausgelegt, die Stampferleiste in vertikaler Richtung hin- und herzubewegen, wobei der hydraulische Aktor mit einer ausgewählten Frequenz der Hin- und Herbewegung einen ausgewählten Hubweg entlang aus- und einfährt. Ein Positionssensor ist bereit, die Position der Stampferleiste zu überwachen und ein Signal bereitzustellen, das die Position angibt. Ein Controller ist bereit, das Signal, das die Position angibt, zu empfangen und ein Ausfahren und Einfahren des hydraulischen Aktors mit Befehlen zu steuern, wobei der Controller dafür programmiert ist, das Ausfahren und Einfahren des hydraulischen Aktors auf der Grundlage der Positionssignale derart zu bewirken, dass der ausgewählte Hubweg der Stampferleiste mit der ausgewählten Frequenz der Hin- und Herbewegung realisiert wird.
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Unter einem anderen Aspekt umfasst eine Glättbohlen-Baueinheit für eine Straßenbaumaschine einen Bohlenrahmen mit einem Glättblech, das mit dem Bohlenrahmen verbunden ist, wobei die Glättbohlen-Baueinheit in Bezug auf einen Rahmen der Straßenbaumaschine höhenverstellbar ist. Eine Stampferleisten-Baueinheit umfasst eine bewegliche Stampferleiste, die vor dem Glättblech in der Arbeitsrichtung der Straßenbaumaschine angeordnet ist, wobei sich die Stampferleisten-Baueinheit quer zur Arbeitsrichtung der Glättbohlen-Baueinheit erstreckt. Ein hydraulischer Aktor ist an den Rahmen und die Stampferleiste gekoppelt, und der hydraulische Aktor ist dafür ausgelegt, die Stampferleiste in vertikaler Richtung hin- und herzubewegen, während der mindestens eine hydraulische Aktor mit einer ausgewählten Frequenz der Hin- und Herbewegung einen ausgewählten Hubweg entlang aus- und einfährt. Ein Positionssensor ist bereit, die Position der Stampferleiste zu überwachen und ein Signal bereitzustellen, das die Position angibt, und ein Controller ist bereit, das Signal, das die Position angibt, zu empfangen und ein Ausfahren und Einfahren des hydraulischen Aktors mit Befehlen zu steuern, wobei der Controller dafür programmiert ist, das Ausfahren und Einfahren des hydraulischen Aktors auf der Grundlage der Positionssignale derart zu bewirken, dass der ausgewählte Hubweg der Stampferleiste mit der ausgewählten Frequenz der Hin- und Herbewegung realisiert wird.
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In der Offenbarung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Stampferleisten-Baueinheit eingehend betrachtet, das Folgendes umfasst: Bereitstellen der Stampferleisten-Baueinheit mit einer Stampferleiste und einem damit wirkverbundenen hydraulischen Aktor; Ausrichten eines unteren Endes der Stampferleiste zu einem unteren Ende eines benachbarten Glättblechs, um die Position des hydraulischen Aktors am unteren Totpunkt (UT) zu erhalten. Mit einem Positionssensor der Stampferleisten-Baueinheit wird ein Signal erfasst, das die UT-Position angibt. In einem Controller werden Befehlssignale erzeugt, um zu bewirken, dass der hydraulische Aktor entsprechend einem ausgewählten Hubweg und einer ausgewählten Frequenz der Hin- und Herbewegung aus- und einfährt, wobei der Hubweg eine vertikale Distanz ist, die von der Stampferleiste von der UT-Position aus zurückgelegt wird. Zwecks Steuerung des Hubweges und der Frequenz der Hin- und Herbewegung des hydraulischen Aktors werden die Positionssignale vom Positionssensor mittels des Controllers überwacht.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist eine Seitenansicht einer Straßenbaumaschine mit einem Stampfsystem gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
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2 ist eine Darstellung eines Stampfsystems und eines hydraulischen Antriebsmechanismus.
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3 zeigt ein Verfahren zum Betreiben der Straßenbaumaschine mit einem Stampfsystem gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
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Ausführliche Beschreibung
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1 zeigt eine Straßenbaumaschine 10. Ausführungsformen der Straßenbaumaschine 10 verbessern Einrichtung, Konfiguration und Betrieb einer Stampferleisten-Baueinheit.
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Mit Bezug auf 1, wobei Einzelheiten in 2 gezeigt sind: Die Straßenbaumaschine 10 weist einen Rahmen 12 mit einem Satz in den Boden eingreifender Elemente 14 wie etwa Räder oder Ketten auf, die mit dem Rahmen 12 gekoppelt sind. Die in den Boden eingreifenden Elemente 14 können auf herkömmliche Art und Weise von einer Kraftmaschine 16 angetrieben werden. Die Kraftmaschine 16 kann ferner einen zugehörigen Generator 17 antreiben, der verschiedene Systeme der Straßenbaumaschine 10 mit Strom versorgen kann. Am Heck der Straßenbaumaschine 10 ist eine Glättbohlen-Baueinheit 18 angebracht, um Einbaumaterial als Schicht oder Decke 20 gewünschter Dicke, Abmessungen, Neigung und Gleichmäßigkeit auf einer Einbauoberfläche zu verteilen und zu verdichten. Die Straßenbaumaschine 10 weist eine Stampferleisten-Baueinheit 58 auf. Außerdem kann die Straßenbaumaschine 10 einen Führerstand 22 mit einem Sitz und einer Bedienkonsole 24 aufweisen, die verschiedene Bedienelemente für eine Steuerung des Betriebs der Straßenbaumaschine aufweisen kann.
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Die Straßenbaumaschine 10 weist einen Mischgutkübel 26, der dafür ausgelegt ist, Einbaumaterial zu speichern und abzugeben, und ein Beschickungssystem auf. Das Beschickungssystem umfasst ein oder mehrere Förderbänder 28, die dafür ausgelegt sind, Einbaumaterial aus dem Mischgutkübel 26 zur Glättbohlen-Baueinheit 18 am Heck der Straßenbaumaschine 10 zu befördern. Die Förderbänder 28 können am unteren Ende des Mischgutkübels 26 angeordnet sein, und wenn mehr als ein Förderband bereitgestellt ist, können sie nebeneinander angeordnet sein und parallel zueinander in Richtung Heck der Straßenbaumaschine verlaufen. Die Geschwindigkeit des Förderbandes (der Förderbänder) 28 kann einstellbar sein, um die Geschwindigkeit zu steuern, mit der das Einbaumaterial an die Glättbohlen-Baueinheit 18 abgegeben wird.
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Genauer gesagt, kann die Menge des Einbaumaterials, das an die Glättbohlen-Baueinheit 18 abgegeben wird, durch Verändern der Förderbandgeschwindigkeit relativ zu der Geschwindigkeit, mit der sich die Straßenbaumaschine 10 vorwärts bewegt, und der Dicke der Einbaumaterialdecke, die die Maschine aufbringt, vergrößert oder verkleinert werden. Bei einer Bereitstellung von mehr als einem Förderband 28 kann die Geschwindigkeit jedes Förderbandes 28 in unabhängiger Weise veränderlich sein, um die Menge des Einbaumaterials, das zu jeder Seite der Glättbohlen-Baueinheit 18 geliefert wird, einzustellen. Zwar ist ein Endlosbandförderer gezeigt, stattdessen oder zusätzlich zu Förderbändern können jedoch eine oder mehrere Förderschnecken oder andere Material befördernde Komponenten verwendet werden.
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In der Nähe des vorderen Endes der Glättbohlen-Baueinheit 18 ist/sind eine oder mehrere Schnecken 30 angeordnet, die das vom Förderband 28 zugeführte Einbaumaterial entgegennehmen und das Material unterhalb der Glättbohlen-Baueinheit 18 gleichmäßig verteilen. Zwar ist in 1 eine Schnecke 30 gezeigt, doch die Straßenbaumaschine 10 kann mehr als eine einzige Schnecke aufweisen. Wenn die Straßenbaumaschine 10 mehrere Schnecken 30 aufweist, können die Schnecken Stoß-an-Stoß ausgerichtet sein und innerhalb der Breite der Glättbohlen-Baueinheit 18 quer verlaufend angeordnet sein. Sofern mehrere Schnecken 30 bereitgestellt sind, kann jede Schnecke unabhängig gesteuert werden, um die Ausbringung der Straßenbaumaschine 10 zu steuern. Beispielsweise können unterschiedliche Schneckeneinstellungen verwendet werden, um Ungleichmäßigkeiten bei der Abgabe des Einbaumaterials an die Glättbohlen-Baueinheit 18 auszugleichen oder auch um gewünschte Ungleichmäßigkeiten bei der Ausbringung der Straßenbaumaschine 10 zu erzeugen, beispielsweise, wenn der Einbau auf gewölbten Flächen erfolgt.
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Die Höhe der Schnecke 30 kann ebenfalls über einen oder mehrere Aktoren 32 für die Höhe einstellbar sein. Bei den Aktoren 32 für die Höheneinstellung der Schnecke 30 kann es sich um irgendwelche geeigneten Aktoren handeln, wie etwa Hydraulikzylinder. Die Schneckenhöhe kann eingestellt werden, um die Schnecke 30 auf einer gewünschten Höhe zu positionieren, bei der eine hinreichende Verteilung des Einbaumaterials erfolgt. Wenn die Schnecke 30 beispielsweise zu hoch angeordnet ist, kann das Einbaumaterial nicht gut genug verteilt werden und die Glättbohlen-Baueinheit 18 ist ggf. nicht imstande, es vollständig zu glätten. Genauso kann, wenn die Schnecke 30 zu niedrig angeordnet ist, der Einbaumaterialzufluss abreißen, sodass ggf. für die Glättbohlen-Baueinheit 18 nicht genug Material zum Glätten und Verdichten vorhanden ist.
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Die Glättbohlen-Baueinheit 18 ist an der Rückseite der Straßenbaumaschine 10 mittels eines Paares Zugarme 34 (wovon in 1 nur einer zu sehen ist), die sich zwischen dem Rahmen 12 der Straßenbaumaschine und der Glättbohlen-Baueinheit 18 erstrecken, gelenkig angekoppelt. Die Zugarme 34 sind derart mit dem Rahmen 12 verbunden, dass die relative Position und Orientierung der Glättbohlen-Baueinheit 18 bezüglich des Rahmens und der Oberfläche, die gerade gebaut wird, durch Schwenken der Zugarme 34 eingestellt werden kann, um die Dicke des Einbaumaterials, das von der Straßenbaumaschine 10 aufgebracht wird, zu steuern. Zu diesem Zweck sind Zugarm-Aktoren 36 bereitgestellt, die derart eingerichtet und ausgelegt sind, dass sie die Zugarme 34 anheben und absenken, wodurch die Glättbohlen-Baueinheit 18 angehoben und abgesenkt wird. Bei den Zugarm-Aktoren 36 kann es sich um irgendwelche geeigneten Aktoren handeln, wie etwa Hydraulikzylinder. Um eine weitergehende Steuerung des Einbauvorgangs zu ermöglichen, können Bohlenhubzylinder 37 bereitgestellt werden, die derart ausgelegt sind, dass der hydraulische Druck auf der Hubseite der Aktoren, der als Bohlenentlastungsdruck bezeichnet werden kann, während des Asphalteinbauvorgangs einstellbar ist, um zu ermöglichen, dass die nach unten wirkende Kraft, die von der Glättbohlen-Baueinheit 18 ausgeübt wird, verändert werden kann.
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Die Glättbohlen-Baueinheit 18 kann irgendeine von der Vielzahl der allgemein bekannten Ausgestaltungen sein, wie etwa eine Bohle mit fester Breite, eine Ausziehbohle oder eine mehrere Abschnitte aufweisende Bohle mit Ausziehteilen. Die Glättbohlen-Baueinheit 18 kann mit einem Glättblech 38 bereitgestellt sein, das aus einem oder mehreren Abschnitten besteht. Die Abschnitte (nicht gezeigt) sind miteinander verbunden und imstande, für ein Herstellen einer Wölbung der eingebauten Straßendecke bezüglich der Mittellinie oder für verschiedene andere Arbeitsverrichtungen zwecks Neigung der Oberfläche eine leicht winklige Stellung relativ zueinander einzunehmen.
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Die Straßenbaumaschine 10 weist ferner eine Stampferleisten-Baueinheit 58 auf, die vor dem Glättblech 38 positioniert ist und sich quer zur Fahrtrichtung der Straßenbaumaschine erstreckt. Die Stampferleisten-Baueinheit 58 ermöglicht eine Verdichtung des Einbaumaterials, bevor es mit dem Glättblech 38 bearbeitet wird. Die Stampferleisten-Baueinheit 58 umfasst eine Stampferleiste 60, die als langgestrecktes, im Allgemeinen rechtwinkliges Element mit einer im Allgemeinen ebenen Einbaumaterial-Anlagefläche entlang einem unteren Abschnitt davon geformt sein kann, die am Einbaumaterial zur Anlage kommt und es verdichtet. Die Stampferleiste 60 ist für eine vertikale hin- und hergehende Bewegung gelagert, bei der sie während der Vorwärtsbewegung der Maschine wiederholt auf der Oberfläche des Einbaumaterials auftrifft, nachdem es von der Schnecke 30 abgelagert wurde. Die Stampferleiste 60 kann an einer Gitterträger-Baueinheit 86 angebracht sein, die mit einem Element des Bohlenrahmens 56 wirkverbunden ist. Die Stampferleisten-Baueinheit 58 kann etliche Stampferleisten 60 umfassen, wobei jede Stampferleiste mit den zugehörigen Hilfs- und Betätigungselementen, um ihren Betrieb zu bewerkstelligen, bereitgestellt ist.
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Die vertikal hin- und hergehende Bewegung der Stampferleiste 60 wird durch einen hydraulischen Antriebsmechanismus 62 erzeugt, der in der veranschaulichten Ausführungsform einen oder mehrere hydraulische Aktoren 64 umfasst, die mit der Stampferleiste 60 wirkverbunden sind. Die hydraulischen Aktoren 64 sind hydraulisch betriebene Kolben/Zylinder-Vorrichtungen mit einem ersten Ende 80, das üblicherweise als Kappenende bezeichnet wird und am Bohlenrahmen 56 angebracht ist, und einem zweiten Ende 82, das üblicherweise als Stangenende bezeichnet wird und mittels der Gitterträger-Baueinheit 86 an der Stampferleiste 60 angebracht ist. Auch ist die umgekehrte Anordnung möglich, wobei das zweite Ende 82 am Bohlenrahmen 56 angebracht ist und das erste Ende 80 mittels der Gitterträger-Baueinheit 86 an der Stampferleiste 60 angebracht ist.
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Die hydraulischen Aktoren 64 können eine Rückholfeder 84 aufweisen, die das erste Ende 80 und das zweite Ende 82 auseinander vorspannt. Bei der Rückholfeder 84 kann es sich um eine oder mehrere von einer Schraubenfeder, einer Gasfeder und dergleichen handeln. Die Elemente der Glättbohlen-Baueinheit 18, einschließlich des Glättblechs 38, der Stampferleisten-Baueinheit 58 und des hydraulischen Antriebsmechanismus 62 können am Bohlenrahmen 56 in Position gehalten werden.
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Der hydraulische Antriebsmechanismus 62 weist zum Betreiben jeder Stampferleiste 60 mindestens einen hydraulischen Aktor 64 auf. In einer Ausführungsform weist jeder hydraulische Aktor 64 einen Positionssensor 74 auf, der bereit ist, ein Ausfahren, eine Position oder einen Hub des hydraulischen Aktors zu erfassen und ein Signal bereitzustellen, das den gemessenen Parameter angibt. Alternativ kann, wie in 2 gezeigt, ein Positionssensor 74', getrennt vom hydraulischen Aktor 64, mittels der Gitterträger-Baueinheit 86 am Bohlenrahmen 56 und der Stampferleiste 60 oder direkt an der Stampferleiste angebracht sein, um die Verlagerung der Stampferleiste bezüglich des Bohlenrahmens zu erfassen.
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Dafür sind verschiedenste Vorrichtungen und Techniken verwendbar, die sich eignen, die Fähigkeit zur Erfassung der Position eines hydraulischen Aktors oder einer Stampferleisten-Baueinheit bereitzustellen. Beispiele hierfür sind u. a. lineare Wegaufnehmer, Reed-Sensoren, Magnetsensoren, magnetorestriktive Sensoren, Seilzugsensoren, Sensoren, die auf der Verwendung eines Differentialtransformators (LVDT: Linear Variable Differential Transformer (engl.)) basieren, Sensoren, die auf der Verwendung eines induktiven Messwandlers (LVIT: Linear Variable Inductive Transducer (engl.)) basieren, Potentiometersensoren und dergleichen.
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Der hydraulische Antriebsmechanismus 62 kann wie gezeigt von einer Hydraulikflüssigkeitsquelle 76 oder alternativ von mehreren Hydraulikflüssigkeitsquellen angetrieben werden, wovon jede in bekannter Weise eine oder mehrere Systemkomponenten umfassen kann, wie etwa Flüssigkeitspumpen, Schaltventilmechanismen 78, Hydraulikflüssigkeitsspeicher (nicht gezeigt) und dergleichen. Zur weiteren Unterstützung der Verdichtung des Einbaumaterials kann die Glättbohlen-Baueinheit 18 wohlbekannte Vibrationsmechanismen (nicht gezeigt) umfassen, die an der Oberseite des Glättblechs 38 angeordnet sein können und betrieben werden, um dem Glättblech eine Vibration aufzuprägen.
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Der hydraulische Antriebsmechanismus 62 der Stampferleiste und/oder die Vibrationsmechanismen können derart ausgelegt sein, dass die verschiedenen Eigenschaften, die mit der Bewegung der Stampferleiste 60 verbunden sind, eingestellt werden können, um verschiedenen Schichtdicken, verschiedenen Materialien und anderen Bedingungen auf der Baustelle Rechnung zu tragen. Beispielsweise können die Geschwindigkeit, mit der sich die Stampferleiste 60 bewegt, und das Stampfergeschwindigkeitsverhältnis (d. h. das Verhältnis der Stampferleistengeschwindigkeit zur Einbaugeschwindigkeit) einstellbar sein. Außerdem können zur Unterstützung der Sicherstellung einer glatten, einheitlichen Asphaltdecke auch die Anfahr- und Bremsrampenfunktionen (d. h. die Zeit zum Beschleunigen der Stampferleiste auf die Sollgeschwindigkeit und die Zeit zum Abbremsen der Stampferleiste 60 von der Sollgeschwindigkeit bis zum Stillstand) der Stampferleiste 60 variabel sein, sodass eine Anpassung an unterschiedliche Einbaubedingungen möglich ist.
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Zum Überwachen, Koordinieren und Steuern der verschiedenen Systeme und Komponenten, die zur Straßenbaumaschine 10 gehören, darunter beispielsweise die Glättbohlen-Baueinheit 18, die Stampferleisten-Baueinheit 58, die hydraulischen Aktoren 64, die Positionssensoren 74 und/oder 74', die Schaltventilmechanismen 78 und die Hydraulikflüssigkeitsquelle 76, kann eine elektronische oder rechnergestützte Steuereinheit, ein elektronisches oder rechnergestütztes Steuermodul oder ein Controller 66 bereitgestellt sein. In einer Ausführungsform bewirkt der Controller 66 ein Ausführen von computerausführbaren Anweisungen, die eine sogenannte Closed-Loop-Architektur haben bzw., anders ausgedrückt, bei Verwendung einer Echtzeitrückkopplung wirksam werden. Der Controller 66 kann dafür geeignet sein, verschiedene Betriebsparameter zu überwachen und in Reaktion darauf verschiedene Variablen und Funktionen, die sich auf den Betrieb der Straßenbaumaschine und, mit besonderer Relevanz für die vorliegende Erfindung, auf den hydraulischen Antriebsmechanismus 62 auswirken, zu regeln. Der Controller 66 ist bereit, Signale, die von den Positionssensoren 74 und/oder 74' bereitgestellt werden, und auch Signale, die den Volumenstrom und/oder den Druck der Hydraulikflüssigkeit angeben, der gerade wirksam ist oder von der Hydraulikflüssigkeitsquelle 76 bereitgestellt wird, zu empfangen und zu überwachen. Während des Betriebs bewirkt der Controller 66 eine selbsttätige und dynamische Regelung der Leistung der Hydraulikflüssigkeitsquelle in Reaktion auf die Positionsdaten und somit eine Steuerung der Bewegung der hydraulischen Aktoren 64 und insbesondere eine Steuerung mindestens der Frequenz der Hin- und Herbewegung und des Hubweges davon.
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Der Controller 66 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder andere geeignete Schaltungen umfassen und kann einen Speicher oder andere Datenspeichermöglichkeiten aufweisen. Ferner kann der Controller 66 Funktionen, Schritte, Routinen, Datentabellen, Kennfelder, Diagramme und dergleichen enthalten, die gespeichert in und abrufbar von einem Nur-Lese-Speicher sind, um die Straßenbaumaschine 10 zu steuern. Obwohl in 1 und 2 der Controller 66 als eine einzelne, diskrete Einheit veranschaulicht ist, können bei anderen Ausführungsformen der Controller und seine Funktionen über mehrere verschiedene und separate Bauelemente verteilt sein. Zum Empfangen von Betriebsparametern und Senden von Steuerbefehlen oder -anweisungen kann der Controller 66 mit verschiedenen Benutzerschnittstellen, Sensoren und Bedienelementen an der Straßenbaumaschine 10 wirkverbunden sein und kommunizieren, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Die Kommunikation zwischen dem Controller 66 und den Sensoren kann durch Senden und Empfangen digitaler oder analoger Signale über elektronische Verbindungsleitungen oder Kommunikationsbusse, Drahtloskommunikation eingeschlossen, erfolgen. Zur Veranschaulichung sind mit gestrichelten Linien verschiedene Kommunikations- und Befehlskanäle angedeutet.
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Um Maschinenführern der Straßenbaumaschine 10 zu ermöglichen, den Betrieb der Straßenbaumaschine betreffende Informationen einzugeben und zu empfangen, können eine oder mehrere Benutzerschnittstellen 68 in Kommunikation mit dem Controller 66 bereitgestellt sein. Für eine hohe Bedienerfreundlichkeit können sich die Benutzerschnittstellen 68 an mehreren verschiedenen Stellen an der Straßenbaumaschine 10 befinden. Beispielsweise kann eine Benutzerschnittstelle 68 im Führerstand 22 bereitgestellt und für einen sich im Führerstand befindlichen Maschinenführer zugänglich sein, und eine oder mehrere zusätzliche Benutzerschnittstellen 68 können an der Glättbohlen-Baueinheit 18 derart angeordnet sein, dass sie für Benutzer zugänglich sind, die auf dem Baugrund oder dem hinteren Laufsteg stehen.
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Zu jeder Benutzerschnittstelle 68 können ein oder mehrere Eingabegeräte zum Ändern von Einstellungen der Straßenbaumaschine 10 gehören. Bei den Eingabegeräten kann es sich um beliebige Eingabevorrichtungen handeln, darunter Tastaturen, Touchscreens, Drehregler, Knöpfe, Schalter, Räder usw. und Kombinationen davon. Zu den Einstellungen der Straßenbaumaschine 10, für die ein Benutzer mittels eines Eingabegeräts Informationen eingeben kann, zählen u. a.: Geschwindigkeit der Straßenbaumaschine, Förderbandgeschwindigkeit, Schneckengeschwindigkeit, Schneckenhöhe, Zugarmstellung, Bohlenbreite, Ausziehteilhöhe, Ausziehteilneigung, Profilposition, Stampferkalibrierung, Stampfergeschwindigkeit, Stampferhub, Stampfer-Rampenfunktionen, Stampfergeschwindigkeitsverhältnis, Vibrationsfrequenz des Vibrationsmechanismus und weitere Einstellungen, die man bei der Straßenbaumaschine oder der Glättbohlen-Baueinheit ändern können möchte. Beispielsweise kann ein Maschinenführer jede Einstellung aus einem vorher festgelegten Bereich von Werten auswählen. Zudem können Einstellungen miteinander zusammenhängen. Beispielsweise können die Förderbandgeschwindigkeit und die Schneckengeschwindigkeit miteinander zusammenhängen, sodass von einem Maschinenführer das Verhältnis der beiden Geschwindigkeiten eingestellt werden kann. Genauso können auch die Bohlenhöhe und die Schneckenhöhe miteinander zusammenhängen. Alternativ oder zusätzlich können diese Einstellungen indirekt mit dem Eingabegerät zusammenhängen. Beispielsweise kann die Benutzerschnittstelle 68 eine Eingabe speziell für ein Einstellen einer gewünschten Ausgabe einer Funktion der Straßenbaumaschine, wie etwa der Haufenhöhe, aufweisen. Durch Auswählen einer bestimmten Haufenhöhe könnte die Förderbandgeschwindigkeit automatisch auf einen Wert eingestellt werden, der bei der aktuellen Geschwindigkeit der Straßenbaumaschine die gewünschte Haufenhöhe bewirken würde.
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Die Benutzerschnittstelle 68 kann verwendet werden, um eine Nullstellung des Stampfers abzurufen oder mittels einer Kalibrierung einzurichten, wobei in der Nullstellung ein unteres Ende des Stampfers mit dem unteren Ende des Glättblechs fluchtet oder je nach Anwendungspräferenz etwas höher oder niedriger positioniert ist, um einen unteren Totpunkt (UT) oder den niedrigsten Punkt des Stellweges oder die untere Grenze der Bewegung der Stampferleiste zu definieren. Die Nullstellung des Stampfers in Bezug auf das Glättblech, ob parallel dazu oder darüber oder darunter ausgerichtet, ist von dem Material abhängig, das zum Einbauen verwendet wird, und kann ebenfalls Präferenzen für den Betrieb oder vom Maschinenführer getroffene Wahlen berücksichtigen. Mit anderen Worten, vom Maschinenführer können verschiedene Nullstellungen festgelegt werden, um die gewünschte Straßendecke unter Berücksichtigung beispielsweise der Eigenschaften des Einbaumaterials, das verwendet wird, oder von Umweltvariablen, wie etwa die Lufttemperatur, herzustellen. Die Einrichtung der Nullstellung kann während einer Erstkalibrierung jedes hydraulischen Aktors 64 erfolgen. Die Nullstellung kann dann während einer späteren Inbetriebsetzung der Straßenbaumaschine 10 abgerufen werden, und es kann ein gewünschter oder ausgewählter Hub der Stampferleiste eingegeben werden, wobei der Controller bewirkt, dass sich die Stampferleiste aus der UT-Position in vertikaler Richtung den Hubweg bewegt, wobei ihre Position mittels des Positionssensors (der Positionssensoren) 74 überwacht wird.
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Es versteht sich, dass die UT-Position oder Ausrichtung der Stampferleiste 60 zum Glättblech 38 ein Einstellen der unteren Grenze der Bewegung der Stampferleiste und des Glättblechs in paralleler Ausrichtung oder Abweichung von einer parallelen Ausrichtung, wobei der Stampfer vertikal etwas niedriger oder höher als das Glättblech sein kann, erfordern kann. Beispielsweise kann die Stampferleiste 60 auf eine UT-Position eingestellt werden, die etwa 0,5 Millimeter (mm) niedriger bis etwa 2 mm niedriger als das Glättblech 38 ist. Alternativ kann die Stampferleiste 60 auf eine UT-Position eingestellt werden, die etwa 0,5 Millimeter (mm) niedriger bis etwa 5 mm höher als das Glättblech 38 ist.
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Der Hub oder Stellweg jedes hydraulischen Aktors 64 ist die Distanz, über die der Aktor die Stampferleiste 60 bezüglich der Nullstellung bewegt. Beispielsweise kann der hydraulische Aktor 64 derart gesteuert werden, dass er die Stampferleiste 60 von der Nullstellung aus einen geeigneten Hubweg, der beispielsweise in einem Bereich von etwa zwei (2) Millimeter bis etwa zwanzig (20) Millimeter (mm) variiert werden kann, in vertikaler Richtung bewegt und in die Nullstellung zurückbewegt, um einen Zyklus zu vollenden. Der hydraulische Aktor 64 kann derart gesteuert werden, dass er die Stampferleiste 60 mit einer geeigneten Frequenz der Hin- und Herbewegung bewegt, die beispielsweise in einem Bereich von etwa 500 bis etwa 2000 Zyklen pro Minute variiert werden kann. Demzufolge sind sowohl der Hub (die Amplitude bzw. Schwingungsweite) der Stampferleiste als auch die Frequenz der Hin- und Herbewegung der Stampferleiste variabel bzw. einstellbar. Der Hub der Stampferleiste und die Frequenz der Hin- und Herbewegung der Stampferleiste sind entsprechend einer unermesslich großen Zahl von Werten variierbar, und deshalb werden diese Parameter als stufenlos einstellbar angesehen.
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Eine oder mehrere der Benutzerschnittstellen 68 können auch eine Anzeige aufweisen. Bei der Anzeige kann es sich um irgendeine Art von Anzeige handeln, die geeignet ist, einem Maschinenführer der Straßenbaumaschine 10 Informationen zu zeigen. Beispielsweise kann der Controller 66 dafür konfiguriert sein, die Einbauleistung betreffende Daten zu bestimmen, wie etwa die Deckenstärke, die Ebenheit der Decke, die Deckentemperatur, die Deckenerhöhung und die Querneigung der Decke, und zwar aus Informationen, die er von verschiedenen der Straßenbaumaschine 10 zugeordneten Sensoren empfängt. Der Controller 66 kann Signale an die Anzeige senden, damit die Einstellungen wie auch die Informationen, die von den Sensoren an der Straßenbaumaschine 10 aufgenommen wurden, angezeigt werden.
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Es versteht sich, dass Zahl und Ort der Benutzerschnittstellen 68 in Abhängigkeit von der Größe und Ausgestaltung der Straßenbaumaschine 10 variieren können. Überdies können die enthaltenden Eingabegeräte und die zur Anzeige gebrachten Informationen bei den einzelnen Benutzerschnittstellen in Abhängigkeit von der Größe und Ausgestaltung der Straßenbaumaschine variieren. Beispielsweise können bestimmte Informationen hinsichtlich des Betriebs der Straßenbaumaschine, darunter bestimmte Betriebsarten der Straßenbaumaschine 10, von Maschinenführern nur an bestimmten Benutzerschnittstellen eingegeben werden.
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Zwecks Überwachung und Steuerung der vielen verschiedenen möglichen Einstellungen bei der Konfiguration der Glättbohlen-Baueinheit 18 kann der Controller 66 mit verschiedenen Sensoren an der Glättbohlen-Baueinheit 18 kommunizieren. Beispielsweise kann der Controller 66 mit einem oder mehreren Zugarm-Positionssensoren 70, welche die Position der Zugarme 34 überwachen, wie auch mit einem oder mehreren Schnecken-Positionssensoren 72, welche die vertikale Position der Schnecke 30 überwachen (siehe 1), kommunizieren. Zudem kann der Controller 66 wie in 1 und 2 gezeigt mit den Positionssensoren 74 und/oder 74' kommunizieren.
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Für eine Steuerung des Einbauvorgangs steht der Controller 66 mit dem Stampfer-Antriebsmechanismus 62 in Kommunikationsverbindung. Genauer gesagt, der Controller 66 kann so konfiguriert sein, dass er verschiedene Parameter des Stampfer-Antriebsmechanismus 62, darunter beispielsweise Stampfergeschwindigkeit, Stampfer-Rampenfunktionen, Stampferhub und Stampfergeschwindigkeitsverhältnis, überwacht und steuert. Außerdem kann der Controller 66 mit den Antriebssystemen für die Förderbänder 28 und die Schnecke 30 in Kommunikationsverbindung stehen und dafür konfiguriert sein, den Betrieb, die Geschwindigkeit der Förderbänder 28 im Mischgutkübel 26 und die Geschwindigkeit der Schnecke 30 zu überwachen und zu steuern, um Parameter, wie etwa die Mischguthöhe, einzustellen.
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Um die Einrichtung der Glättbohlen-Baueinheit 18 vor Beginn eines neuen Einbauvorgangs (z. B. bei einer neuen Baustelle oder einem neuen Deckenzug) schneller und einfacher zu machen, kann der Controller 66 dafür konfiguriert sein, einen oder mehrere Sätze Parameter, die der Einrichtung der Straßenbaumaschine 10 zugeordnet sind, zu speichern. Beispielsweise kann der Controller 66 eine solche Konfiguration aufweisen, dass der Satz gespeicherter Parameter einen oder mehrere Konfigurationsparameter umfasst, die eine Konfiguration der Glättbohlen-Baueinheit 18, wie von einem oder mehreren Sensoren an der Glättbohlen-Baueinheit 18 erfasst, angeben. Beispielsweise kann der Controller 66 dafür konfiguriert sein, den Satz Konfigurationsparameter, der während eines bestimmten Einbauvorgangs je nach den Messwerten von den entsprechenden Sensoren für die Glättbohlen-Baueinheit 18 zu verwenden ist und einen oder mehrere von Zugarmposition, Schneckenhöhe, Profilposition, Bohlenbreite, Ausziehteilhöhe und/oder Ausziehteilneigung, Frequenz der Hin- und Herbewegung des Stampfers und Stampferhub enthält, zu speichern. Außerdem kann der Controller 66 derart konfiguriert sein, dass der gespeicherte Satz Parameter einen Satz Betriebsparameter umfasst, die einen Betriebszustand der Straßenbaumaschine 10 angeben. Diese Betriebsparameter können auf der durch den Controller erfolgenden Überwachung noch eines Betriebssystems der Straßenbaumaschine, einschließlich der Förderbänder 28, der Schnecken 30, des Stampfer-Antriebsmechanismus 62, des Vibrationsmechanismus oder irgend eines anderen elektronisch gesteuerten Systems, das während des Einbauvorgangs eine Einstellung erfordert, basieren. Beispielsweise können die Betriebsparameter, die vom Controller 66 gespeichert werden können, u. a. Förderbandgeschwindigkeit, Mischguthöhe, Stampfergeschwindigkeit, Stampferhub, Stampfer-Rampenfunktionen, Stampfergeschwindigkeitsverhältnis und Frequenz der Hin- und Herbewegung sein. Das Speichern des Satzes Parameter, sowohl der Konfigurations- als auch der Betriebsparameter, kann durch einen Speichern-Befehl ausgelöst werden, der beispielsweise von einem Maschinenführer mittels eines Eingabegeräts eingegeben wird, das an einer der Benutzerschnittstellen 68 an der Straßenbaumaschine 10 bereitgestellt ist.
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Auch kann der Controller 66 dafür konfiguriert sein, mehr als einen Satz Konfigurations- und Betriebsparameter zu speichern. In einem solchen Fall kann der Controller 66 dafür konfiguriert sein, jedem gespeicherten Satz Parameter einen anderen Bezeichner zuzuordnen, um den Abruf der Daten zu vereinfachen. Für ein Speichern der Konfigurationsparametersätze kann der Controller 66 Zugriffsspeicher oder externe Speichervorrichtungen aufweisen. Die Speicher und externen Speichervorrichtungen können in Form von Nur-Lese-Speicher (ROM) oder Direktzugriffsspeicher (RAM) oder von integrierten Schaltungen, auf die der Controller 66 zugreifen kann, vorliegen.
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Ferner kann der Controller 66 dafür konfiguriert sein, in Reaktion auf einen Abrufen-Befehl die gespeicherten Parametersätze aus dem Speicher abzurufen und dann diese Parameter zu verwenden, um die Einrichtung der Straßenbaumaschine 10 selbsttätig derart einzustellen, dass sie den gespeicherten Parametern entspricht. Insbesondere kann der Controller nach Abruf der Konfigurationsparameter, die der Glättbohlen-Baueinheit 18 zugeordnet sind, selbsttätig die verschiedenen Aktoren steuern, die jedem der gespeicherten erstrangigen Konfigurationsparameter zugeordnet sind, um an der Konfiguration der Glättbohlen-Baueinheit 18 Einstellungen vorzunehmen, die erforderlich sind, um die Einrichtung der Glättbohlen-Baueinheit in Übereinstimmung mit den gespeicherten Parametern zu erzielen. In Abhängigkeit von der Anfangskonfiguration der Glättbohlen-Baueinheit 18 kann dies selbsttätige Einstellungen eines oder mehrerer Parameter von Schneckenhöhe, Zugarmposition, Bohlenbreite, Ausziehteilhöhe, Ausziehteilneigung, Profilposition und UT der Stampferleiste umfassen.
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Außerdem kann der Controller nach Abruf der Konfigurationsparameter, die der Glättbohlen-Baueinheit 18 zugeordnet sind, selbsttätig die verschiedenen Aktoren steuern, die jedem der gespeicherten erstrangigen Konfigurationsparameter zugeordnet sind, um an der Konfiguration der Stampferleisten-Baueinheit 58 Einstellungen vorzunehmen, die erforderlich sind, um die Einrichtung der Stampferleisten-Baueinheit in Übereinstimmung mit den gespeicherten Parametern zu erzielen. In Abhängigkeit von der Anfangskonfiguration der Stampferleisten-Baueinheit 58 kann dies beispielsweise selbsttätige Einstellungen im Hinblick auf die Frequenz der Hin- und Herbewegung des Stampfers und/oder des Stampferhubs umfassen.
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Nach Abruf der Betriebsparameter, die mit dem Betriebszustand der Straßenbaumaschine 10 in Zusammenhang stehen, kann der Controller 66 selbsttätig alle Einstellungen der verschiedenen Systeme an der Straßenbaumaschine steuern, die in Übereinstimmung mit den gespeicherten Parametern sein müssen. Dies kann beispielsweise eine selbsttätige Einstellung der Förderbänder 28 und der Schnecken 30 in Übereinstimmung mit dem für die Mischguthöhe gespeicherten Parameter, eine selbsttätige Einstellung des Stampfer-Antriebsmechanismus 62 in Übereinstimmung mit den gespeicherten Parametern für Stampfergeschwindigkeit, Stampferhub, Stampfer-Rampenfunktion oder Stampfergeschwindigkeitsverhältnis, eine selbsttätige Einstellung des Vibrationssystems in Übereinstimmung mit der gespeicherten Vibrationsfrequenz oder eine selbsttätige Einstellung des Drucks des Bohlenhub-Aktors 37 umfassen.
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Außerdem kann der Controller 66 dafür konfiguriert sein, den gespeicherten Parametersätzen einen oder mehrere Standardparameter hinzuzufügen oder zuzuordnen, die ebenfalls abgerufen und verwendet werden können, um die Konfiguration der Glättbohlen-Baueinheit 18 und/oder der Stampferleisten-Baueinheit 58 selbsttätig einzurichten. Beispielsweise kann es sich bei den gespeicherten Standardparametern um einen oder mehrere Konfigurations- oder Betriebsparameter handeln, die in den Controller 66 vorprogrammiert worden sind, da sie als für eine bestimmte Art des Einbaus am besten geeignet angesehen werden.
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Wie beim Speichern der Parameter kann der Maschinenführer den gespeicherten Satz Parameter durch Eingeben eines Abrufen-Befehls, zum Beispiel mittels eines Eingabegeräts, das an einer der Benutzerschnittstellen 68 bereitgestellt ist, abrufen und anwenden. Sofern mehr als ein Satz Parameter gespeichert worden ist, kann der Maschinenführer den gewünschten Satz Parameter unter Verwendung des zugeordneten Bezeichners abrufen.
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In einem Beispiel kann der Maschinenführer eine anfängliche Abgleichprozedur ausführen, bei der durch den Maschinenführer eine Null-/Ausgangsstellung, die einer UT-Konfiguration der Stampferleiste 60 entspricht, festgelegt und im Controller 66 gespeichert wird. Bei Inbetriebsetzung der Straßenbaumaschine 10 ruft der Controller 66 die UT-Konfiguration ab und der Maschinenführer gibt den gewünschten Hubweg ein, beispielsweise in Millimetern, oder wählt diesen aus, der dann vom System für den Betrieb der Stampferleiste 60 verwendet wird. Das Ergebnis der Eingabe oder Auswahl des gewünschten Hubweges ist, dass die Stampferleiste 60 entsprechend dem ausgewählten Hubweg betrieben wird. Genauso gibt der Maschinenführer eine gewünschte Frequenz der Hin- und Herbewegung ein oder wählt diese aus, und dann wird die Stampferleiste entsprechend der ausgewählten Frequenz der Hin- und Herbewegung betrieben. Es versteht sich, dass die Stampferleiste 60 entsprechend dem ausgewählten Hubweg und gleichzeitig auch entsprechend der ausgewählten Frequenz der Hin- und Herbewegung betrieben werden kann.
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Mit Bezug auf 2: Die Stampferleiste 60 ist so gelagert, dass sie durch Betätigung des hydraulischen Aktors 64, wobei es sich in dieser Ausführungsform um ein Paar voneinander beabstandeter hydraulischer Aktoren handelt, in hin- und hergehender Weise auf und ab beweglich ist.
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3 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben der Stampferleisten-Baueinheit 58. In Schritt 100 wird die Stampferleisten-Baueinheit mit einer Stampferleiste und einem hydraulischen Aktor bereitgestellt. In Schritt 102 wird das untere Ende der Stampferleiste zum unteren Ende eines benachbarten Glättblechs ausgerichtet, um eine Anordnung des hydraulischen Aktors am unteren Totpunkt (UT) zu erzielen. In Schritt 104 wird mit einem Positionssensor der Stampferleisten-Baueinheit ein Wert für die Nullstellung erfasst, welcher der Anordnung am UT entspricht. In Schritt 106 kann der Wert für die Nullstellung in einen Speicher eines Steuerungssystems gespeichert werden. In Schritt 108 werden im Steuerungssystem Signale für eine Betätigung in Bezug auf den Wert der Nullstellung erzeugt, um den hydraulischen Aktor zu betätigen und die Stampferleisten-Baueinheit entsprechend einem ausgewählten Hubweg zu betreiben, wobei der Hubweg eine vertikale Distanz ist, die von der Stampferleiste von der UT-Position aus nach oben und mit einer ausgewählten Frequenz der Hin- und Herbewegung zurückgelegt wird. In Schritt 110 werden Positionssignale vom Positionssensor mittels des Steuerungssystems überwacht, um den Hubweg und die Frequenz der Hin- und Herbewegung des hydraulischen Aktors zu steuern.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Offenbarung ist auf Straßenbaumaschinen und Maschinen mit Stampfsystemen anwendbar. Solche Maschinen verwenden Mechanismen zur Ablagerung von Fahrwegmaterialien. Ausführungsformen der Offenbarung umfassen die Verwendung einer Regelung der Positionserfassung von Hochfrequenz-/druckbeaufschlagten Hydraulikzylinder zum Antreiben eines Stampfsystems der Straßenbaumaschine. Das Stampfsystem kann entsprechend jenen von einer Anzahl Parameter betrieben werden, die vom Maschinenführer durch Eingabe an einer Anzeige/Konsole oder selbsttätig mittels einer intelligenten Einbautechnologie ausgewählt wurden. Das System macht alle manuellen Einstellungen überflüssig, die bei derzeitigen Stampfbohlen erforderlich sind.
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Ausführungen der Offenbarung machen Exzenterwellen, Lager, Stampferleisten-Stützkonstruktionen und Verbindungswellen überflüssig. Die Offenbarung ist sowohl auf einen einzelnen Stampfer als auch auf Systeme mit mehreren Stampfern anwendbar. Es versteht sich, dass die vorangehende Beschreibung Beispiele für die offenbarten Vorrichtungen gibt. Es wird jedoch in Erwägung gezogen, dass andere Implementierungen der Offenbarung im Detail von den vorangehenden Beispielen abweichen können.
