DE202009008592U1

DE202009008592U1 - Elektronische Einrichtung zum Messen und Anzeigen der Homogenität und des Verdichtungsgrades bei Bodenverdichtern

Info

Publication number: DE202009008592U1
Application number: DE200920008592
Authority: DE
Original assignee: VOELKEL MIKROELEKTRONIK GmbH; Volkel Mikroelektronik GmbH
Current assignee: VOELKEL MIKROELEKTRONIK GmbH; Volkel Mikroelektronik GmbH
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2019-06-20

Abstract

Elektronische Einrichtung für Vibrationswalzen zur Ermittlung und Anzeige der Bodenverdichtung, der Homogenität des Untergrundes und der Materialtemperatur insbesondere zur Verdichtungskontrolle von Asphaltdecken im Straßen- und Wegebau,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass Beschleunigungsaufnehmer an der linken und an der rechten Seite einer Vibrationswalze montiert sind und Signale zur Berechnung der Verdichtungswerte und der Homogenität liefern,
b) dass die Einrichtung über mindestens eine elektronische Auswerteeinheit verfügt, die aus den Signalen der Beschleunigungsaufnehmer die Verdichtungswerte für die linke und rechten Seite der Vibrationswalze ermittelt und aus der Differenz der Verdichtungswerte einen Kennwert für die Homogenität des Untergrundes berechnet,
c) dass die Einrichtung über ein Temperaturmessgerät zur Bestimmung der Oberflächentemperatur verfügt
d) dass die Einrichtung eine Anzeigeeinheit aufweist, auf der die durch die Auswerteeinheite(n) ermittelten Verdichtungswerte, die ermittelte Homogenität des Untergrundes und die ermittelte Materialtemperatur dargestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Einrichtung für Vibrationswalzen (Bodenverdichter), zur Ermittlung und Anzeige der Bodenverdichtung, der Homogenität des Untergrundes und der Materialtemperatur.
Als Resultat der Verdichtungsarbeit einer Vibrationswalze (Bodenverdichters) ist ein homogenes und ausreichend verdichtetes Feld erwünscht, denn dieses ist die Voraussetzung für hochtragfähige Böden und langlebige Asphaltbeläge. Beim Einbau von heißen Materialen, insbesondere Asphaltschichten ist das Interesse an der Überprüfbarkeit der Verdichtungsarbeit besonders groß. Beim Asphalteinbau spielen die hohen Material- und Maschinenkosten eine wichtige Rolle, ebenso wie die Tatsache, dass der Einbau von Asphalt nur eine Chance bietet. Kann das Material im vorgegebenen Zeitraum nicht ausreichend und homogen verdichtet werden, ist keine Nachverdichtung mehr möglich. Nach Auskühlung des Materials können fehlerhafte Schichten nur ausgefräst werden, was weitere Kosten verursacht und zusätzlichen Einsatz von Maschinen erfordert.
Bei der dynamischen Verdichtung von Asphaltschichten wird die Fläche nicht, wie im Erdbau, in Spuren und Überfahrten eingeteilt, sondern die Spuren werden immer mit großer Überlappung gefahren, um Nahtstellen in der Asphaltdecke zu vermeiden. Dieses Einbauverfahren nutzt die oben genannte Erfindung, um den Walzenfahrer aktuell, d. h. zum Zeitpunkt des Abwalzens über die Homogenität und den Verdichtungsgrad der zu verdichtenden Schicht zu informieren.
Die zurzeit auf dem Markt befindlichen Geräte liefern einen Wert für die Verdichtung und stellen diesen auf einem Display zusammen mit der Asphaltoberflächentemperatur dar.
Außerdem gibt es sehr aufwändige Lösungen, die die Fahrwege der Walzen per GPS aufzeichnen und speichern. Dabei wird der Walzenfahrer per Display informiert, welche Bereiche bereits die erforderliche Anzahl von Übergängen erfahren haben, und welche Bereiche noch weiter verdichtet werden müssen. Diese Lösungen sind aufgrund der benötigten Hardware – dazu zählen ein aufwendiges Farbdisplay, ein präzises GPS-System sowie Kommunikationssysteme von Walze zu Walze – und der aufwendigen Software sehr kostenintensiv.
Das Ziel der Erfindung ist es, eine elektronische Einrichtung zu schaffen, die mit möglichst wenig Aufwand dem Walzenfahrer während des Abwalzens Informationen über den Verdichtungszustand und gleichzeitig eine Aussage über die Homogenität des Untergrundes liefert.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7.
Das System zum Einbau in Vibrationswalzen sieht vor,

– dass die Einrichtung zur Ermittlung der Bodenverdichtung und der Homogenität über mindestens zwei Beschleunigungsaufnehmer (Vibrationssensoren) verfügt, die an der schwingenden Masse des Bodenverdichters links und rechts mittig montiert, die Beschleunigung der Bandage erfassen, und zwar separat für die linke und für die rechte Seite der Bandage,
– dass die Einrichtung zur Ermittlung der Oberflächentemperatur über einen Temperatursensor verfügt,
– dass die Einrichtung zur Erfassung und Verarbeitung der Sensordaten über elektronische Auswerteeinheiten verfügt, die miteinander kommunizieren,
– dass die Einrichtung über eine Anzeige verfügt, auf der Informationen über die Verdichtung, Homogenität des Untergrundes und Materialtemperatur dargestellt werden.

Anhand der Abbildungen (1-4) sollen sie Eigenschaften der Erfindung verdeutlicht werden.
1 zeigt die Elemente des Gesamtsystems
2 zeigt ein schematisches Schaltbild des Temperatursensors
3 zeigt ein schematisches Schaltbild des Vibrationssensors
4 zeigt eine Ausführungsform der Anzeigeeinheit
Als Ausführungsbeispiel soll hier ein System vorgestellt werden, das aus

a) einer Anzeigeeinheit,
b) einem Vibrationssensor an der linken Seite der Vibrationswalze mit integrierter Auswerteeinheit,
c) einem Vibrationssensor an der rechten Seite der Vibrationswalze mit integrierter Auswerteeinheit
d) einem Infrarot-Temperatursensor

a) Die Anzeigeeinheit (4) stellt die Schnittstelle zum Maschinenführer dar und ist an einer entsprechend für den Benutzer gut sichtbaren und zugänglichen Stelle in der Fahrerkabine angebracht. Die von den Vibrationssensoren berechneten Verdichtungswerte werden entweder für die linke und rechte Seite der Vibrationswalze separat oder als differenzieller Wert (Homogenität) dargestellt. Je größer der angezeigte Verdichtungswert, desto größer ist die Verdichtung des Untergrundes. Der gemessene Verdichtungswert bei der dynamischen Asphaltverdichtung hängt im Wesentlichen von der Materialtemperatur, der Beschaffenheit des Untergrundes und von der Materialsteifigkeit ab. Bei der Betrachtung des Verdichtungswertes gelten für den linken und den rechten Vibrationssensor aufgrund der Nähe zueinander die gleichen Untergrund- und Temperaturbedingungen und können daher eliminiert werden. Die Verdichtungswerte sind also direkt miteinander vergleichbar. Liefern beide Vibrationssensoren den gleichen Verdichtungswert, dann ist die Homogenität des Untergrundes gegeben. Für den Verdichtungswert kann eine temperaturkompensierte Darstellungsform gewählt werden.
b) Der linke Vibrationssensor (3) wird an der linken Seite der Vibrationswalze mittig am ungedämpften, nicht drehenden Teil der Vibrationswalze montiert und misst die dort auftretenden Beschleunigungswerte. Diese Werte werden durch einen Beschleunigungssensor erfasst und anschließend durch einen Verstärker und einen Filter für die Auswerteeinheit im Sensor aufbereitet. Die im Sensor integrierte Auswerteeinheit berechnet aus den Daten den aktuellen Verdichtungswert des Untergrundes. Die berechneten Daten werden über den Systembus an die Anzeigeeinheit gesendet.
c) Der rechte Vibrationssensor (3) wird an der rechten Seite der Vibrationswalze mittig am ungedämpften, nicht drehenden Teil der Vibrationswalze montiert. Der Aufbau des Sensors entspricht dem Aufbau des Vibrationssensors der linken Seite der Vibrationswalze.
d) Der Infrarot-Temperatursensor (2) wird genutzt, um die Asphaltoberflächentemperatur zu messen. Sie gibt einen relativ genauen Aufschluss über die Materialtemperatur.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt.

Claims

Elektronische Einrichtung für Vibrationswalzen zur Ermittlung und Anzeige der Bodenverdichtung, der Homogenität des Untergrundes und der Materialtemperatur insbesondere zur Verdichtungskontrolle von Asphaltdecken im Straßen- und Wegebau, dadurch gekennzeichnet, a) dass Beschleunigungsaufnehmer an der linken und an der rechten Seite einer Vibrationswalze montiert sind und Signale zur Berechnung der Verdichtungswerte und der Homogenität liefern, b) dass die Einrichtung über mindestens eine elektronische Auswerteeinheit verfügt, die aus den Signalen der Beschleunigungsaufnehmer die Verdichtungswerte für die linke und rechten Seite der Vibrationswalze ermittelt und aus der Differenz der Verdichtungswerte einen Kennwert für die Homogenität des Untergrundes berechnet, c) dass die Einrichtung über ein Temperaturmessgerät zur Bestimmung der Oberflächentemperatur verfügt d) dass die Einrichtung eine Anzeigeeinheit aufweist, auf der die durch die Auswerteeinheite(n) ermittelten Verdichtungswerte, die ermittelte Homogenität des Untergrundes und die ermittelte Materialtemperatur dargestellt werden.
Elektronische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationswalze Teil einer Tandemwalze ist.
Elektronische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Vibrationswalze um die Bandage eines Walzenzuges handelt.
Elektronische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Vibrationswalze um eine an einem Fahrzeug angehängte Vibrationswalze handelt.
Elektronische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese über eine optische Anzeigeeinheit verfügt, die mit den Auswerteeinheiten verbunden ist, und dem Walzenführer eine Information über die aktuelle Homogenität des Untergrundes liefert.
Elektronische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese über eine optische Anzeigeeinheit verfügt, die mit den Auswerteeinheiten verbunden ist, und den Walzenführer über die ermittelten Verdichtungswerte informiert.
Elektronische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese über eine optische Anzeigeeinheit verfügt, die mit den Auswerteeinheiten verbunden ist, und dem Walzenführer die aktuelle Oberflächentemperatur des Untergrundes anzeigt.